加工中心自动换刀装置
摘要
本课题所设计的是小型立式加工中心的自动换刀装置，该型加工中心主要是用来加工各种中、小批量的电子元件或者小型板类零件。该方案在设计的过程中牵涉到了刀盘的选取和设计、槽轮的选取与设计、刀库的形式和安放位置以及伺服电机的设计等诸多问题。本次设计在本着满足用户使用要求的前提下，尽量使结构简单、性能可靠、具有创新观念。
关键词：加工中心，自动换刀装置，槽轮机构，伺服电机
Machining Center Automatic Tool Changer
ABSTRACT
What the topic designs is the automatica tool changer for small vertical machining center, which is mainly used for processing in each kind, the electronic component or the small board class components. This plan involved in the design process to the tool carousel selection and designing, the V-belt pulley selection and designing, the magazine’s position as well as the stepping motors’s designing and so on many questions. This design in line with satisfies the user operation requirements under the premise, as far as possible enable the structure simply, the performance to be reliable, to have the innovation idea. In the design all of data are passed through after the search material calculates repeatedly obtains.
KEY WORD：Machining center，Automatica tool changger，Grooved pulley, Servo motor
目录
前言 (1)
第1章刀库综述 (2)
1.1刀库换刀装置 (2)
1.1.1机械手换刀装置 (2)
1.1.2无机械手换刀装置 (3)
1.2刀库形式的选取 (3)
1.3刀库位置的放置 (4)
1.4 刀库的运动特点 (5)
1.5 刀库的回转、分度和转位 (5)
第2章设计可行性论证 (6)
第3章槽轮机构 (7)
3.1 槽轮机构的工作原理 (7)
3.2 槽轮结构的形式 (8)
3.3槽轮机构的特点 (8)
3.4槽轮机构的设计 (8)
第4章轴的设计与校核 (10)
4.1轴的设计结构 (10)
4.2轴的校核 (11)
4.2.1 轴的强度校核 (11)
4.2.2 按弯扭合成强度校核轴的强度 (12)
4.2.3 按轴的疲劳强度安全系数校核轴的强度 (13)
4.3 轴承的选取 (13)
第5章刀库的设计 (16)
5.1 刀库主要参数的确定 (16)
5.1.1 刀库容量 (16)
5.1.2 刀盘部分的设计 (16)
5.1.3 刀盘装配图 (17)
第6章刀库转动电机的选择 (19)
第7章其他部件的设计与选取 (22)
7.1 刀库支撑部分的设计 (22)
7.2箱体设计 (22)
结论 (24)
谢辞 (25)
参考文献 (26)
前言
随着数控技术的发展和普及，加工中心的作用越发凸显它的重要性。为进一步数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床一次装夹即可完成多道工序或全部工序加工的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心机床，车削中心、镗铣加工中心、钻销中心等等。这类多工序的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，也就是所说的刀库，以便选用不同刀具，完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。目前使用非常广泛
本设计题目为《加工中心自动换刀装置》，它是根据实际情况，针对用户需求而提出的毕业设计，是一次综合性、应用性和实践性较强的设计过程。该方案在设计的过程中牵涉到了刀盘的选取和设计、槽轮的选取与设计、刀库的形式和安放位置以及伺服电机的设计等诸多问题。本次设计在本着满足用户使用要求的前提下，尽量使结构简单、性能可靠、具有创新观念。设计中的数据都是经过查找资料并且经过反复计算得到的。
第1章刀库综述
刀库是加工中心的象征，是加工中心区别于NC镗床和NC铣床的本质所在，因此来说，刀库的设计是加工中心设计的核心。由于本次所要设计的加工中心是一个主要用来加工中小批量电子元件等小型零件的小型加工中心，在满足加工要求经济实用的条件下，应尽量使加工中心的结构紧凑，减小加工中心的外型轮廓尺寸，刀库在满足使用要求的前提下，尽量结构使其简单紧凑、易制造，从而降低生产加工中心的成本。因此我们在选用刀库的各项参数时本着这个设计原则，以下是我们设计和选用刀库各个零部件的过程。
1.1刀库换刀装置
刀库是加工中心的象征，而刀具交换装置又是加工中心设计成败的关键环节。一般带刀库的自动换刀装置的数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计主轴，部件时就有可能充分增强它的刚度，因而能够满足精密加工的要求。另外，刀库可以存放数量很大的刀具（可以多达100把以上），因而能够进行复杂零件的多工序加工，这样就明显地提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动换刀装置特别适用于数控车、数控镗、铣床和加工中心。
通过自动换刀系统来实现零件加工时的换刀。它由刀库电机、传动装置、刀夹等组成。
对于该加工中心自动换刀装置的设计可以有两类方案：
1.1.1 机械手换刀方式
加工中心的ATC，大都采用有机械手换刀方式。它是由机械手把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具返送到刀库上。采用机械手进行刀具交换的方式应用很广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，尤其是双臂机械手，抓刀、拔刀、回转、插刀以及返回等动作一次性完成，
可以减少换刀时间。但其机械结构比较复杂。
1.1.2 无机械手换刀方式
无机械手换刀方式是直接在刀库与主轴（或刀架）之间换刀的自动换刀方式。这种换刀方式没有机械手，因而结构简单。换刀时必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不能同时进行，所以换刀过程却较为复杂，它的选刀和换刀由三个坐标轴的数控定位系统来完成，因此换刀时间较长，影响了机床的加工效率。但是刀库回转是在工步与工步之间，即非切削时进行的，因此虽然刀库设置在工作台上，却免去刀库回转时的振动对加工精度的影响。
这种换刀方式适用于40号以下刀柄的小型加工中心或换刀次数少的用重型刀具的重型机床。
考虑到所设计的加工中心主要用于中小批量生产，且只用来加工小型零件上的孔和平面，刀库容量较小，无须过多考虑换刀时间的长短，且采用的是40号刀柄，又要求加工中心体积小，机械结构简单，综合考虑，刀库宜选择无机械手换刀方式. 。
其换刀过程如下：
a.上一工步，主轴准停，主轴箱上升。此时主轴内有刀具，而正对着主轴的刀库刀位空位;
b.主轴箱上升到一定位置，刀库前移，刀柄进入刀库的空位，此时刀柄被刀库上的刀爪夹住，主轴内自动松刀；
c.主轴箱上移，刀具从主轴中拔出；
d.刀库转位，把下一工步所需要的刀具转至主轴中心位置，压缩空气将主轴锥孔吹净；
e.主轴箱下移，下一工步所需刀具插入主轴孔，同时主轴内的刀柄自动拉紧装置拉紧刀柄；
f.刀库后移至起始位置，主轴启动进行下一工步。
1.2 刀库形式的选取
无机械手换刀方式中，刀库可以是圆盘形、直线排列式，也可以是格
子箱式等。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的准确度。圆盘形刀库容量较小，刀库结构简单紧凑，刀库转位，换刀方便，易控制。直线排列式和格子箱式刀库结构相当复杂，使用于刀库容量较大的加工中心。
考虑到所设计的加工中心只用来加工小型零件上孔和平面，不必在刀库里放太多刀具，根据实用性进行考虑，因此选用结构简单，容量较小、体积较小的圆盘式刀库。
1.3刀库位置的放置
立式加工中心无机械手换刀方式的圆盘型刀库的放置有两种形式：
1.刀库置于立柱侧面的横梁上。如图1-1a所示。
此方案使可工作台的尺寸较小，且可采用厂家已生产的合适尺寸的工作台，可减小设计制造周期。结构简单，且不会发生刀库和主轴的干涉现象。但刀库的支承刚性较差，须增加立柱的强度，以减少横梁弯扭矩的影响。
2.刀库置于工作台上。如图1-1( b)所示。
此方案刀库的支承刚性好，结构简单。但影响加工中心主轴y轴方向上的行程，要求工作台的尺寸较大，须自行设计，且减少了工作台的有效使用面积。
综合分析以上两种方案，采用b方案，即刀库置于工作台上的布置形式。通过主轴的移动来实现换刀。
1.4 刀库的运动特点
刀库的运动特点是：时间短暂的间歇运动，起停平稳无冲击，定位准确。任意选刀方式的刀库有的要能正、反运动；运动速度不高。
1.5 刀库的回转、分度和转位
刀库的回转、分度和转位，可以有两种方案：一种是槽轮机构；另一种是单头双导程蜗轮蜗杆传动，此传动机构在使用中可随时调整蜗轮蜗杆的传动间隙，实现准确的转位分度，保证刀库工作的可靠性，但此传动机构较复杂，而且单头双导程蜗轮和蜗杆的加工较困难。
槽轮机构具有冲击小，工作平稳性较高，机械效率高，可以在较高转速下工作，且结构简单，易制造等优点，在目前生产的鼓轮式刀库上很多采用槽轮机构来驱动刀库的分度回转运动。因此设计中采用槽轮机构，来实现刀库的分度和定位。但此机构定位精度不够高，为提高其定位精度可采用带制动器的交流伺服电机，从而可保证较高的定位精度。
第二章设计可行性论证
至于本课题所设计的加工中心自动换刀装置设计可行与否，我们可以通过对其整个换刀过程的分析来得出结论（换刀过程在前面已经涉及到，在此不再赘述）。该加工中心的换刀过程主要是靠主轴的运动来实现的，刀盘只起到转动选刀的作用。刀盘的转动和选刀靠电机的转动和槽轮的传动来实现的，刀具的加紧与松开要靠气压传动系统来实现。由此可以确定整个换刀过程所涉及到的动作采用该换刀装置是完全可以实现的。并且符合换刀装置所应满足的以下基本要求：
1.刀具换刀时间短且换刀可靠；
2.刀具重复定位精度高；
3.具有足够的刀具储存量；
4.刀库占地面积小。
所以采用该种换刀装置既经济又方便，设计合理完全具备设计可行性应具备的要求。设计可行性如图2-1换刀装置所示。
图2-1换刀装置所示
第3章槽轮机构
3.2 槽轮结构的形式
外槽轮可分为整体结构和镶槽结构，镶槽结构可使槽轮的加工和热处理大为简便，但槽条的装配调整较费时。所以，这里选用整体结构槽轮。
3.3 槽轮机构的特点
1) 滚子进入和脱出槽口的瞬时位置时，转臂中心线与槽的中心线垂直，使槽轮转位起、停瞬时的角速度00=ω，避免了刚性冲击。
2) 槽轮工作特性系数t k （槽轮运动时间与停歇时间比）与结构形式有关系，对于外槽轮机构
)2(2)
2(---=
z n z z n k r r t (3-1)
式中：r n —滚子数，r n =1，则1)
2()
2(<+-=z z k t z —槽轮槽数。Z 越少，t k 越小。
3) 槽轮转位起、停时的角加速度0ε与槽数z 有关，z 越少，0ε越大，即有不同程度的柔性冲击。
4) 锁止盘的定位精度低。当分度精度要求高时，必须附加定位装置。
3.4 槽轮机构的设计
设计参数的选定与计算
1） 槽数Z 因刀库容量为10把刀，所以槽轮槽数Z=10。 2） 槽轮与锁止盘间的中心距L
机构的各个尺寸都将取决于L 。L 适当取大些可以增加机构的强度、刚度，并有利于提高分度的精度。但一般机床的精度机构受力不大，L 过大
会使机构笨重，通常可按机构许用位置大小初步确定机构的最大尺寸m L ，根据式子
m
L z
z
z
L ?+
++=
6
sin cos
sin
11
π
π
π
(3-2)
（其中L/m L =0.434），求出，并圆整成标准长度或整数。必要时按机构失效原因进行校核计算。为了使转位定位机构的结构紧凑，采用L=140㎜
3） 槽间角22φ 22360/1036φ==
4） 槽轮每次转位时曲柄的转角22φ 12 21802144??=-= 。 5） 主动曲柄长度1R 12R Lsin 140sin1843.26φ=== ㎜ 6） 槽轮半径2R 22R Lcos 140cos18133.15φ=== ㎜ 7） 圆销半径r 1r R /67.21==㎜
8） 槽低高b ()1 b L R r (35)85=-+-≈～㎜ 9） 槽深h 2h R b 48=-≈㎜ 10）锁止弧半径x R x 1R R r e =--
式中，e=(0.6～0.8)r,且必须大于3～5mm,取e=13㎜ R x =23㎜ 11）锁止盘缺口张角 12φθ= 当z=10时，θ=144°。
根据以上参数查参考资料《机床设计手册3》可设计出槽轮和拨盘的尺寸。另见零件图。
第4章 轴的设计与校核
4.1 轴的结构设计
轴是机器中必不可少的重要机械零件之一。他的主要功能是安装、固定和支撑机器中的回转零件，并保证其正确的工作位置，同时传递运动和动力。
1. 选择轴的材料，并确定许用应力
由于该轴传递的功率较小，而且对重量和尺寸也没有特殊的要求，故选择常用的材料45号钢，正火处理。
由参考文献[1]表10—1知：
22212
1222
635/353/268/155/[0]98/[1]216/[1]59/b b b b N mm s N mm N mm N mm N mm N mm N mm δδδτδδδ--=====+=-=
2. 初步估算轴的最小直径1d 根据公式
d ≥（4—1）
查表10—2，取C=110
，11015.5d mm ≥== ，综合考虑轴的
最小直径可取d=20mm.
为了保证位于该轴上的零件便于装拆，该轴与槽轮和刀盘相连接部分的最小直径为d 。
3.轴的结构设计
拟定轴上零件的装配方案
根据图可以看出，刀盘、上下端轴承，套筒、槽轮装配和拆卸 4.确定轴的各段直径和长度
（1）与下面的轴承部相配合的部分的设计
该段轴与轴承的配合长度为18，采用轴承套和轴承盖定位，118L mm =。 （2）光轴段Ⅳ
此段轴长主要由该机构的尺寸和加工中心Z 轴行程来决定，综合考虑以上两点初选285mm ，取40d mm =Ⅲ
。
（3）上端轴承与轴配合部分Ⅴ的设计
为了保证该处轴与轴承的定位，在光轴与下端轴承间采用轴承套来定位，该处轴的长度18v L mm = ,40v d mm = ,而这里用了一个套筒，则与套筒配合的长度为5mm 。则与上轴承配合长度为13mm 。
（4）轴与刀盘孔径相配合部分Ⅷ的设计 12L mm =Ⅶ 20d mm =Ⅷ
中间段轴直径为40的长度可有上下轴承的长度和刀盘距箱体的高度可以计算出。具体的详见轴零件图。
4.2 轴的校核
4.2.1 轴的强度校核
1. 选择轴的材料，并确定许用应力
由于该轴传递的功率较小，而且对重量和尺寸也没有特殊的要求，故选择常用的材料45号钢，正火处理。
由参考文献[1]表10—1知：
2
22
12
12
22
635/353/268/155/[0]98/[1]216/[1]59/b b b b N mm s N mm N mm N mm
N mm N mm N mm δδδτδδδ--=====+=-=
2. 画轴的计算简图,计算支反力.如图4-1所示
:
图4-1轴的计算简图
26r F N =取换刀具时通过计算得到的力,785i F N =是槽轮中相互作用产生的力.
4.2.2 按弯扭合成强度校核轴的强度 1. 绘制轴的计算简图为上图 2. 画出铅垂面上的弯矩图
（1）画铅垂面上的受力图,计算铅垂面上的支反力
152193
26193
33.013152
4126417.013152152
AV r AV BV
R R F R N Fr R =?=??=
=??=== 其方向与AN R 相反.
（2）画铅垂面上的弯矩图,如图4-2所示:
截面A 右侧弯矩:
'
7.0131521065.9762
AV AV L M R N mm =?
=?=? 截面A 左侧弯矩:
'4126411066AV M Fr N m =?=?=? 3. 绘制水平弯矩图
（1）绘制水平受力图,计算水平支反力
78522.5
116.201152
785174.5901.201152
AH BH
R N
R N
?==?==
（2）绘制水平面弯矩图,计算截面B 处右侧面弯矩 22.578522.517662.5BH i M F N mm =?=?=? 计算截面B 处左侧面弯矩
'152116.20115217662.552BH AH M R N mm =?=?=? 4. 绘制合成弯矩图 计算合成弯矩值为:
17694.689Mc N mm ===? 5. 绘制转矩图
转矩 660.29.55109.551026527.7872
P T N mm n =?=??=? 6. 绘制当量弯矩图
先计算当量弯矩e M ，根据合成弯矩图4-1可知： 危险截面在A 、B 之间，靠近B 截面处 截面C 的当量弯矩为
23800.049ec M N mm ===? 7. 校核轴的强度 133
323800.049
3.71[]590.10.140ec e M MPa MPa d δδ-=
==<=?
所以强度足够。
4.2.3 按轴的疲劳强度安全系数校核轴的强度
由轴的当量弯矩图4-2可知，截面A 、B之间且靠近B截面处所受的当量弯矩最大。
4.3 轴承的选取
轴承是用以支撑轴和轴上回转零件的部件。根据轴承工作时的摩擦性质不同，可以把轴承分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两类。我们在选取轴承时一般按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同来确定。
图4-2 弯矩图
轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角不同，可分为向心轴承和推力轴承两类。（1）向心轴承主要用于承受径向载荷的轴承，其公称接触角从0°到45°。（2）推力轴承主要用于承受轴向载荷的轴承，其公称接触角超过45°直至90°。
因为本次设计的传动轴主要承受轴向载荷和径向载荷，故该轴承应选取角接触球轴承。其中，轴承的失效形式主要有如下几种：（1）疲劳点蚀；（2）塑性变形；（3）磨损。
根据轴承的失效形式不同，其设计准则也就不同。（1）对于一般运转的轴承，为防止疲劳点蚀发生，以疲劳强度计算为依据，称为轴承的寿命计算。（2）对于转速很低或只做低速摆动的轴承，要求控制塑性变形，以静强度计算为依据，称为轴承的静强度计算。本次设计的轴承的设计原则采用第（2）种准则。
根据不同的轴承所承受的载荷的大小及性质，选取角接触球轴承7208C 。
尺寸：d D B ??=40×80×18
计算公式：当Fa/Fr ≤0.70时, P=2F ；
当Fa/Fr>0.70 时, P=0.412F +0.85Fa ； 当Fa/Fr ≤1.35时, O P =2F ；
当Fa/Fr ＞1.35时, O P =0.5 Fr+0.3Fa.
额定动载荷:C=2880KN ,额定静载荷O C =2180KN,重量M=0.36㎏.
第5章刀库设计
在总体设计方案中已确定：自动换刀系统采用无机械手换刀，且刀库置于工作台上。采用盘形刀库，由槽轮机构实现回转，分度和定位，由交流伺服电机驱动。刀库的结构设计从以下方面进行。
5.1 刀库主要参数的确定
5.1.1刀库容量
本加工中心主要用来加工小型零件或多孔零件上的小孔和小平面，所以刀库上主要安装一些孔加工刀具（如钻头、扩孔钻等）和加工小平面用的立铣刀及小直径的面铣刀；同时又考虑到所用电主轴轴端的尺寸及刀盘直径等的限制；再考虑到主要用于中小批生产及教学实验等，刀具的品种不宜过多，以免造成不必要的浪费和刀库尺寸过大，采用10把刀。
1. 刀具最大直径和长度
立铣刀的最大直径定为80mm，钻头的最大直径定为20mm,最大工作部分长度定为200mm。
2. 刀具最大重量为3kg.
3. 刀具最大运动线速度为22m/min～30m/min。
5.1.2 刀盘部分的设计
1. 刀盘尺寸的确定
刀盘采用轮辐式结构，这样既能满足使用的要求，又能保证刀盘的强度。在整个设计的过程中要保证各个尺寸再换刀过程中不发生干涉即可，刀盘直径为235mm。
2. 刀爪尺寸的设计
刀爪的外型尺寸根据40号刀柄设计。大致如下图5-1所示。
其主要尺寸φ1、φ2、L1的确定：φ1应略小于φA2，而φ2应略大于φA2，预留间隙小于1mm（其预留间隙尺寸是为了刀爪抓刀方便、省力、
加工中心自动换刀功能及编程 加工中心自动换刀功能是通过机械手（自动换刀机构）和数控系统的有关控制指令来完成的。换刀过程：装刀，选刀，换刀 1．换刀过程 （1）装刀：刀具装入刀库任选刀座装刀方式。刀具安置在任意的刀座内，需将该刀具所在刀座号记下来。 固定刀座装刀方式。刀具安置在设定的刀座内。 （2）选刀从刀库中选出指定刀具的操作。 1）顺序选刀：选刀方式要求按工艺过程的顺序（即刀具使用顺序）将刀具安置在刀座中，使用时按刀具的安置顺序逐一取用，用后放回原刀座中。 2）随意选刀： ①刀座编码选刀：对刀库各刀座编码，把与刀座编码对应的刀具一一放入指定的刀座中，编程时用地址T 指出刀具所在刀座编码。 ②计算机记忆选刀刀具号和存刀位置或刀座号对应地记忆在计算机的存储器 或可编程控制器 的存储器内，刀具存放地址改变，计算机记忆也随之改变。在刀库装有位置检测装置，刀具可以任意取出，任意送回。 （3）换刀 1）主轴上的刀具和刀库中的待换刀具都是任选刀座。 刀库一选刀一到换刀位一机械手取出刀具一装入主轴，同时将主轴取下的刀具装入待换刀具的刀座。 2）主轴上的刀具放在固定的刀座中，待换刀具是任选刀座或固定刀座。选刀过程同上，换刀时从主轴取下刀具送回刀库时，刀库应事先转动到接 收主轴刀具的位置。 3）主轴上的刀具是任选刀座，待换刀具是固定刀座。选刀同上，从主轴取下的刀具送到最近的一个空刀位。 2．自动换刀程序的编制 （1）换刀动作（指令）：选刀（T XX）；换刀（M06 （2）选刀和换刀通常分开进行。 （3）为提高机床利用率，选刀动作与机床加工动作重合。 （4）换刀指令M06必须在用新刀具进行切削加工的程序段之前，而下一个选刀指令T常紧跟在这次换刀指令之后。 （5）换刀点：多数加工中心规定在机床Z轴零点（Z0）,要求在换刀前用准备功能指令（G28使主轴自动返回Z0点。 （6）换刀过程：接到T XX指令后立即自动选刀，并使选中的刀具处于换刀位置，接到M06指令后机械手动作，一方面将主轴上的刀具取下送回刀库，另一方面又将换刀位置的刀具取出装到主轴上，实现换刀。 （7）换刀程序编制方法 1）主轴返回参考点和刀库选刀同时进行，选好刀具后进行换刀
加工中心自动换刀装置的设计 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 加工中心自动换刀系统 1前言 随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加[1]工。 人们一直寻求各种方式，提高加工中心的加工效率。如提高进给与移动速度、提高主轴转速、加大主轴电机功率、加大切削用量、采用高质量刀具等。在高节拍多次换刀的加工过程中，缩短换刀时间，可大大提高生产效率。国内外加工中心生产厂家都投入大量的资金和精力，研制自动换刀装置，以缩短换刀时间，提高工作效率和竞争力。自动换刀装置是专门为大中型加工中心配套，实现其刀具储备及自动交换功能的重要功能部件，是高档加工中心和重型加工中心的重要组成部分。其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间，以提高生产率，降低生产成本，进而提升机床乃至整个生产线的生产力。自动换刀装置的换刀速度和可 [2]靠性，是数控机床系统先进与否的一个重要标志。 2、自动换刀系统的组成 [2,3,5]自动换刀系统一般由刀库、机械手和驱动装置组成。 一般来说，刀库容量可大可小，其装刀数量在20,180把之间。刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。 当刀库容量大时，常远离主轴配置且整体移动不易，这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。完成此功能的机构包括送刀臂、摆刀站和换刀
臂，总称为机械手。具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。 [4]驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减少课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。 2.1 刀库 目前，国内外采用的数控机床刀库主要分为:转塔式、圆盘式、链式刀库等形式。 转塔式刀库，包括水平转塔头和垂直转塔头两种，所有刀具固定在同一转塔上，无换刀臂，储刀数量有限，通常为6—8把。一般仅用于轻便而简单的机型，常见于车削中心和钻削中心。 圆盘式刀库呈盘状，刀具沿盘面垂直排列(包括径向取刀和轴向取刀)、沿盘面径向排列或成锐角形式的刀库，结构简单、紧凑，应用较多，但刀具单环排列，空间利用率低。若增加刀库容量，必须使刀库的外径增大，那么转动惯量也相应增大，选刀运动时间长。双盘式结构，是两个较小容量的刀库分置于主轴两侧，[5,7]布局较紧凑，储刀数量也相应增大，适用于中小型加工中心。 链式刀库，包括单环链和多环链，链环形式可有多种变化，适用于刀库容量较大的场合，所占的空间小。一般适用于刀具数在30—120把。仅增加链条长度即可增加刀具数，也可以把多个刀库按并联或串联的方式排列起来，既可使刀库容量加
摘要 本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。第一，了解数控加工中心的分类，其按换刀形式的分类以及加工中心刀库的形式；然后根据给定的参数进行刀库类型的选择以及电动机的确定；接着对刀库的转位定位机构进行了设计；最后是对于控制系统进行了简单设计。 关键字：加工中心，换刀系统，刀库，PLC。
目录 1绪论 (3) 2.刀库的总体设计方案 (5) 2.1课程设计的任务及要求 (5) 2.2刀库的类型选择 (5) 3.电机的选择 (6) 3.1电机的选型及相关参数 (6) 3.2各部分转动惯量的计算 (6) 3.3预选电机 (6) 3.4电机的校核 (7) 4.机械系统的设计 (7) 4.1刀库转动定位机构的设计 (7) 4.2滚动轴承的选择计算 (9) 4.2 轴的校核计算 (10) 4.3 键的设计计算 (10) 5.控制系统的设计 (11) 5.1 刀库的换刀动作如下： (11) 5.2利用PLC实现随机换刀 (12) 参考文献 (15)
1绪论 在现代数控机床中，加工中心(MC-Machining Center)能进行自动换刀、自动更换工件，实行平面、任意曲面、孔、螺纹等加工，成为一种独特的多功能高精、高效、高自动化的机床，并迅速向高速化、复合化、环保化、五轴联动等方向发展，己成为当今国际机床展上最大的亮点。 加工中心特别适合于箱体、框架、叶片等特殊复杂零件的柔性高效加工，能减省一些普通铣床、钻床、键床，提高加工精度和效率，减少转换时间，降低生产成本。 在当今机械工业中，产品不断向个性化、精密化、小批量发展，世界对MC的市场需求在不断增多。特别是在要求适量柔性、大批高效生产的汽车工业、单件、小批重切、快速生产的航空、模具工业以至IT高精尖工业中，MC已逐渐成为重要的高效性机种。 1996年国产加工中心与进口加工中心的台数比，仅为百分之几，到2005年逐步增长到39.4%。2005年与2000年相比，进口的加工中心数量增加4.8倍。加工中心需求猛增的主要原因，大致有三:(l)整个机械工业原有工艺装备结构陈旧、性能落后，呈“三多三少”(手动的多、自动的少;粗加工的多、精加工的少;低效的多、高效的少)，函需大量更新。能源、交通、冶金、发电、工程机械、造船、模具、IT各业均需购置大、中、小各种Mc，量大面广;(2)汽车工业迅速发展，2002-2004年汽车产量分别为325、444、 507万辆，发动机缸体、缸盖、变速箱及各种汽车零部件加工，均需增添高速、高精、环保、节能的各式MC;(3)航空、国防、军工产业，适应新形势发展，均在提高生产能力，需要大、中型各种立式、卧式、龙门式、五轴控制的高性能MC，而且要求品种多、质量好、供货快。 加工中心进口的快速增加，一方面反映了我国制造业对这类数控机床的需求旺盛，另一方面也反映了我国机床制造业在加工中心的生产能力和国产加工中心的竞争力上还存在差距。国产加工中心市场占有率低的主要原因是国产加工中心在产品水平、交货期、质量和可靠性上与国外 h L =86750 (h) 验算结果：合格。
加工中心自动换刀装置结构设计 [摘要] 本论文完成的是立式加工中心盘式刀库的传动设计、结构设计以及机械手部分的传动设计、结构设计。盘式刀库在数控加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，总体结构简单、紧凑，定位精度高。刀库传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，可提高输出轴的传动平稳性能，即提高刀盘的运转平稳性。刀库满载装刀16把，采用单环排列方式放置。本次设计中的机械手采用单臂双手式机械手，可以同时完成插刀和拔刀动作，结构简单，换刀时间短。机械手传动部分采用一个液压升降缸和液压回转缸带动花键轴，进而带动机械手的运动。 [关键词] 立式加工中心；盘式刀库；机械手；自动换刀装置 Automatic tool changer structural design of machining centers
Abstract what finished in this paper is drive design, structural design and the power transmission parts design of disc tool magazine in vertical machining center. This tool magazine is widely applied in NC machining center. And the process of changing tools is simple, short change time , high precision, simple and compact of structure, reliable, easy maintenanced and low cost. The transmission part of this tool magazine adopts gear reducer. The design of worm gearbox device can improve the stationarity of output shaft, namely, increasing the operation stability and smooth transmission properties of tool magazine.Transmission device of tool magazine adopts a adjusting sleeve to eliminate the transmission clearance of worm.This tool magazine can load 16 cutting tools which are arranged with monocylic and according to the principle of nearby to choose the right tool. The manipulator of this design is the manipulator with one arm and pair of hands.The advantage of this manipulator is that it can complete the action of inserting tool and pulling out the tool at the same time,simple structure and short change time. Mechanical transmission part adopts a hydraulic lift cylinder and hydraulic cylinder drives the spline shaft rotation, thus drive the motion of the manipulator. Key words V ertical machining center; Disc tool magazine; Manipulator; Automatic Tool Changer
加工中心自动换刀系统changer system control of machine center with carouselstorage 摘要：针对刀套编码的盘式刀库加工中心，阐述其换刀过程，提出一种结合加工程序、换刀程序和PMC 程序以及参数设置来实现自动换刀控制的思路。同时结合实例给出换刀程序代码和关键PMC 程序。 关键词：加工中心; 自动换刀; 数控; 换刀系统。 Abstract：It analyses the ATC process of machine center with carousel storage.A control method to realize ATC using Gcodes,macor program ,PMC program and parmeter setting is proposed. Examples given in connection with tool changing code and key PMC procedures. Keywords：ATC；NC ；PLC； 设计背景：自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。刀具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联结方式，将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式，则会影响机床的换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度，又会对整机的成本造价产生直接影响。从换刀系统发展的历史来看，1956 年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM 公司同期也研制成功了“APT”(刀具程序控制装置)。1958 年美国K&T 公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。1967 年出现了FMS(柔性制造系统)。1978 年以后，加工中心迅速发展，带有ATC 装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。1983 年国际标准化组织制定了数控刀具锥柄的国际标准，自动换刀系统便形成了统一的结构模式。目前国内外数控机床自动换刀系统中，刀具、辅具多采用锥柄结构，刀柄与机床主轴的联结、刀具的夹紧放松机构及驱动方式几乎都采用同一种结构模式。在这种模式中，机床主轴常采用空心的带有长拉杆、碟形弹簧组的结构形式，由液压或气动装置提供动力，实现夹紧放松刀柄的动作。利用这种机构夹持刀具进行数控加工的最大问题是，它不能同时获得高的夹持刚度和刀具振摆精度，而且主轴结构复杂，主轴轴向尺寸过大，加上它的液压驱动装置及刀具辅具锥柄的制造成本，使得自动换刀系统的造价在机床整机中占有较大的比重。据有关资料介绍，在刀具采用锥柄夹头、侧压夹头以及弹簧夹头夹紧性能的对比实验中，采用弹簧夹头夹持刀具是唯一可同时获得高的夹持刚度和振摆精度的理想元件。采用这种夹持元件，刀具或刀具辅具可作成圆柱柄，其制造成本低，精度易保证，这对大容量刀库降低刀具辅具的制造成本，意义更为显著。在现代数控机床上亦有采用弹簧夹头作为刀具的夹持元件，但机床的主轴结构、驱动方式仍然采用与上述锥柄刀具完全相同的结构形式。采用这种结构模式，在实际数控加工中，尤其是在需要超高速主轴、主轴的径向、轴向尺寸都很小、没有足够的换刀空间的微细加工场合中实现自动换刀将会是很困难的，如果实施自动换刀那将使机床成本大幅度提高。如在CNC 控制磨削球面铣刀的数控磨削机床上，直接由高速电机驱动主轴，使用小直径盘形砂轮和指形砂轮加工球面铣刀，换刀空间很小，在这种条件下，将难以实现自动换刀。国外最新研制的内圆磨床上采用的弹簧夹头自动换刀装置售价昂贵。设计内容：设计内容数控加工中心由于配有刀库和自动换到系统，能实现一次庄家完成多道工序，减少专用夹具数量，缩短了生产准备时间，同时减少了多次安装多造成的定位误差，提高了加工进度，能实现高效率的加工。所以自动换刀系统的性能的好坏直接影响到数控机床的加工效率和效果。 一、刀库选刀的控制方式自动换刀装置可以定义为：一种能数控机床单元发出的命令从到库中选择和更换刀具的装置。加工中心自动换刀程序有两部分：刀具选择和道具更换。目前刀具选择一般有四种控制方式：顺序选刀方式，刀具编码方式，刀套编码方式，计算机记忆随机换刀方式。其中刀套编码方式是对刀库个个刀座预先编码，每把刀具放入刀座之后就有了相应刀具的编码，即刀具在刀库中的位置是固定的。刀库一般采用链式或者轮式，当然，目前还有一些别的形式的刀库，例如球形刀库、盒式刀库等。
要 本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。第一，了解数控加工中心的分类，其按换刀形式的分类以及加工中心刀库的形式；然后根据给定的参数进行刀库类型的选择以及电动机的确定；接着对刀库的转位定位机构进行了设计；最后是对于控制系统进行了简单设计。 关键字：加工中心，换刀系统，刀库，PLC。
目录 1绪论 (3) 2.刀库的总体设计方案 (5) 课程设计的任务及要求 (5) 刀库的类型选择 (5) 3.电机的选择 (6) 电机的选型及相关参数 (6) 各部分转动惯量的计算 (7) 预选电机 (7) 电机的校核 (8) 4.机械系统的设计 (8) 刀库转动定位机构的设计 (8) 滚动轴承的选择计算 (10) 轴的校核计算 (11) 键的设计计算 (12) 5.控制系统的设计 (12) 刀库的换刀动作如下： (13) 利用PLC实现随机换刀 (14) 参考文献 (17)
1绪论 在现代数控机床中，加工中心(MC-Machining Center)能进行自动换刀、自动更换工件，实行平面、任意曲面、孔、螺纹等加工，成为一种独特的多功能高精、高效、高自动化的机床，并迅速向高速化、复合化、环保化、五轴联动等方向发展，己成为当今国际机床展上最大的亮点。 加工中心特别适合于箱体、框架、叶片等特殊复杂零件的柔性高效加工，能减省一些普通铣床、钻床、键床，提高加工精度和效率，减少转换时间，降低生产成本。 在当今机械工业中，产品不断向个性化、精密化、小批量发展，世界对MC的市场需求在不断增多。特别是在要求适量柔性、大批高效生产的汽车工业、单件、小批重切、快速生产的航空、模具工业以至IT高精尖工业中，MC已逐渐成为重要的高效性机种。 1996年国产加工中心与进口加工中心的台数比，仅为百分之几，到2005年逐步增长到%。2005年与2000年相比，进口的加工中心数量增加倍。加工中心需求猛增的主要原 因，大致有三:(l)整个机械工业原有工艺装备结构陈旧、性能落后，呈“三多三少”(手动的多、自动的少;粗加工的多、精加工的少;低效的多、高效的少)，函需大量更新。能源、交通、冶金、发电、工程机械、造船、模具、IT各业均需购置大、中、小各种Mc，量大面广;(2)汽车工业迅速发展，2002-2004年汽车产量分别为325、444、507万辆，发动机缸体、缸盖、变速箱及各种汽车零部件加工，均需 h L =86750 (h) 验算结果：合格。
数控加工中心刀具换刀系统的设计说明（doc 24页）
课程设计说明书 题目机电一体化技术与系统课程设计 --数控加工中心刀具换刀系统的设计 系别 专业 班级 姓名 设计时间 指导教师
3.1 I/O配置(表) (10) 第一节刀盘取刀示意图 (11) 4.1 机械手与调取刀具示意图 (11) 第五节本系统梯形图及指令表 (12) 5.1功能图 (12) 5.2 梯形图 (13) 5.3 指令表 (14) 第六节本系统的开发环境 (18) 6.1 本系统的开发环境 (18) 第七节本系统的改进 (19) 第八节总结 (20) 参考文献 (20) 五、指导教师评价 (21) 前言 加工中心（Machining Center）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工程序的编制，是决定加工质量的重要因素。 加工中心时高效、高精度数控机床，工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工，同时还备有刀具库，并
且有自动化换刀功能。加工中心所具有是这些丰富的功能，决定了加工中心程序编制的复杂性。 加工中心能是实现三轴或三轴以上的联动控制，以保证刀具进行复杂表面的加工。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外，还具有各种加工固定循环，刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。 加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在与加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具。可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。 课程设计任务书 一.设计任务 本课程取自数控加工中心刀具库的自动控制实验。因原有的刀具库控制方式过于陈旧、功能过于单一且智能度不高。效率较低并且指示灯不合理，对刀成功后没有正确与否的提示。针对原有功能的不足提出自己的改进方法。对位成功的进行指示灯闪烁提示，调取不是当前工位的道时，系统能根据调取刀具的大小自动选择最佳刀盘转动发向，以提高取刀效率。 改进的基本特征：
加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试 一、实训目的 （ 1 ）了解加工中心的各种刀库形式； （ 2 ）了解机械手换刀的基本动作组成； （ 3 ）掌握加工中心自动换刀程序的编写与调试运行； 二、预习要求 认真阅读加工中心组成、换刀装置、自动换刀程序的编写等章节内容。 三、实训理论基础 1 ．加工中心的刀库形式 加工中心刀库的形式很多，结构各异。常用的刀库有鼓轮式和链式刀库两种。 图 11-1 鼓轮式刀库
（ a ）径向取刀形式（ b ）轴向取刀形式（ c ）径向布置形式（ d ）角度布置形式鼓轮式刀库结构简单，紧凑，应用较多。一般存放刀具不超过 32 把。见图 11-1 。 径向取刀形式（ a ）多用于使用斗笠式刀库的立式加工中心和使用角度布置的机械手换刀装置的加工中心；形式（ b ）应用比较广泛，可用于立式和卧式加工中心，换刀可用机械手或直接主轴移动式换刀。由于从布局设计方面的考虑，鼓轮式刀库一般都采用侧向安装的结构形式，若用于机械手平行布置的加工中心时，刀库中的刀袋（座）通常在换刀工作位可作 90 o 翻转。形式（ c ）多用于小型钻削中心；形式（ d ）一般用于专用加工中心。 链式刀库多为轴向取刀，适于要求刀库容量较大的加工中心。见图 11-2 。 图 11-2 链式刀库 2 ．自动换刀装置及其动作分解 斗笠式刀库换刀装置我们已经在实训 4 中接触过，在此就不再赘述。 对于刀库侧向布置、机械手平行布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-3 。换刀时， Txx 指令的选刀动作和 M6 指令的换刀动作可分开使用。
图 11-3 平行布置机械手的换刀过程 图 11-4 角度布置机械手的换刀过程 对于刀库侧向布置、机械手角度布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-4 。 机械手换刀装置的自动换刀动作如下： （ 1）主轴端：主轴箱回到最高处（ Z 坐标零点），同时实现“主轴准停”。即主轴停止回转并准确停止在一个固定不变的角度方位上，保证主轴端面的键也在一个固定的方位，使刀柄上的键槽能恰好对正端面键。 刀库端：刀库旋转选刀，将要更换刀号的新刀具转至换刀工作位置。对机械手平行布置的加工中心来说，刀库的刀袋还需要预先作90 o的翻转，将刀具翻转至与主轴平行的角度方位。（ 2）机械手分别抓住主轴上和刀库上的刀具，然后进行主轴吹气，气缸推动卡爪松开主轴上的刀柄拉钉。
加工中心自动换刀 夏仰球，110010087，机械电子工程 1前言 随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工[1]。 人们一直寻求各种方式，提高加工中心的加工效率。如提高进给与移动速度、提高主轴转速、加大主轴电机功率、加大切削用量、采用高质量刀具等。在高节拍多次换刀的加工过程中，缩短换刀时间，可大大提高生产效率。国内外加工中心生产厂家都投入大量的资金和精力，研制自动换刀装置，以缩短换刀时间，提高工作效率和竞争力。自动换刀装置是专门为大中型加工中心配套，实现其刀具储备及自动交换功能的重要功能部件，是高档加工中心和重型加工中心的重要组成部分。其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间，以提高生产率，降低生产成本，进而提升机床乃至整个生产线的生产力。自动换刀装置的换刀速度和可靠性，是数控机床系统先进与否的一个重要标志[2]。 2、自动换刀系统的组成 自动换刀系统[2,3,5]一般由刀库、机械手和驱动装置组成。 一般来说，刀库容量可大可小，其装刀数量在20～180把之间。刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。 当刀库容量大时，常远离主轴配置且整体移动不易，这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。完成此功能的机构包括送刀臂、摆刀站和换刀臂，总称为机械手。具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。 驱动装置[4]则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。
数控加工中心自动换刀装置的设计 摘要 数控机床的发展与运用，大大降低了零件加工的辅助时间，极大的提高了生产率。随着数控机床的普及运用，加工机械的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心。加工中心带有刀库和自动换刀装置，能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。 自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具存储量足够、刀具的安置空间小以及安全可靠等基本要求。加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和刀库、机械手与主轴间自动换刀，加工中心出现故障80%都在上述方面。本课题就是对自动换刀装置进行设计，利用PLC 对刀库的选刀控制和刀库、机械手与主轴间的自动换刀控制。 关键词：自动换刀装置；弧面分度凸轮；滚齿凸轮；机械手。
ABSTRACT The numerical control engine bed development and the utilization, greatly reduced the components processing non-cutting time, enormous enhancement productivity.Along with the numerical control engine bed popularization utilization, processes the machinery the automaticity to enhance greatly, the numerical control engine bed develops now has been common the application one kind of renewal, the more advanced manufacture equipment is the processing center.The processing center has the knife storehouse and trades the knife installment automatically, can carry on the multi-working procedure processing to the work piece according to the pre-set sequence the high automation multi-purpose numerical control engine bed Trades the knife equipment to have automatically to trade the knife time satisfiedly short, the cutting tool reserves enough, the cutting tool placement space small as well as safe reliable and so on the basic request.The processing center key lies in CNC to choose the knife and between automatically the knife storehouse, the manipulator and the main axle to the knife storehouse trades the knife automatically, the processing center appears breakdown 80% all in the above aspect.This topic is to trades the knife installment to carry on the design automatically, chooses the knife control and between the knife storehouse, the manipulator and the main axle using PLC to the knife storehouse trades the knife control automatically. Keywords:Trades the knife installment automatically; Cambered surface indexing cam; Rolls the tooth cam; Manipulator.
加工中心换刀故障的解决方法 一、主轴抓刀序号乱 当出现该问题时，将主轴的刀具取下， 1 号刀套转至换刀位，具体操作如下： 1. 系统一 PM&参数一计数器，计数器C1— PRESET S入刀库容量值，然后输入当前刀位，C2可不用考虑 2. 系统一 PM&参数一数据表，OFF DATA俞入值（刀库容量值+ 1） 3. 压FG DATA软键，DO-Dn依次输入0?n（相应的刀具号）即可 二、撞刀故障 出现撞刀故障的主要原因有可能是： 1. 主轴紧刀信号突然丢失导致主轴停转，X、丫仍然走动，此时可修改PLC程 序或调整紧刀开关，使其压合正常，同时检查紧刀电磁阀是否正常工作 2. 用户程序有问题 3. 用户使用刀具长度补正，但选择平面时选择的是非 G17平面所置 4. 发那科 0I 检查其零件信号是否已丢失或调整刀具夹紧开关 三、主轴出现掉刀现象，机床抓不住刀这种情况下一般可通过如下检查排除故障 1 . 检查气泵压力是否正常 2. 检查机床主轴气路是否通畅，是否有漏气现象，主轴气缸上下运动是否正常，松、卡刀开关是否正常 3. 检查气缸是否漏气、检修气缸活塞及气缸密封件 4. 检查机床抓刀爪子是否打开、调整抓带气缸下螺丝钉是否顶到抓刀爪子上端， 调整抓刀爪子上端蝶簧 5. 检查机床抓刀爪子是否磨损 四、刀盘不能转动 其原因可能是刀库电机热保护器动作，或抱闸没有打开，或刀盘传动太沉等，可检查电柜中的热保护是否跳闸，若电气正常，可能是机械传动出现故障。一般刀盘传动轴承过脏或生锈都可能出现卡死现象，此时出现电机温度过高，刀盘转不动、换刀按钮LED不显示。 五、刀库无法进出 这种情况可以通过检查以下部位排除故障 1 . 电机电源是否正常、电机是否转动 2. 刀库换刀接近开关是否正常、换刀信号以及刀库准备好信号是否正常，有没 有线路虚接现象 3. 继电器是否正常工作、线路是否有虚接 4. 刀库转盘、传动机构是否灵活、有无卡死现象 六、主轴准停位错位现象 1. 打开主轴箱外壳，使主轴与电机联接皮带脱开，可以用手转动主轴的方法来 调整准停位。 2. 可以在操作系统中调整准停位，具体方法如下：在 MDI方式下，按下设定键
本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。第一，了解数控加工中心的分类，其按换刀形式的分类以及加工中心刀库的形式；然后根据给定的参数进行刀库类型的选择以及电动机的确定；接着对刀库的转位定位机构进行了设计；最后是对于控制系统进行了简单设计。 关键字：加工中心，换刀系统，刀库，PLC。
目录 1 绪论 (3) 2.................................................................................................... 刀库的总体设计方案 (5) 2.1课程设计的任务及要求 (5) 2.2刀库的类型选择 (5) 3...................................................................................................... 电机的选择. (6) 3.1电机的选型及相关参数 (6) 3.2各部分转动惯量的计算 (6) 3.3预选电机 (6) 3.4电机的校核 (7) 4.................................................................................................... 机械系统的设计 . (7) 4.1刀库转动定位机构的设计 (7) 4.2滚动轴承的选择计算 (9) 4.2轴的校核计算 (10) 4.3键的设计计算 (10) 5.................................................................................................... 控制系统的设计 . (11) 5.1 刀库的换刀动作如下： (11) 5.2 利用PLC 实现随机换刀 (12)
数控加工中心理论试题 一、填空 1、加工中心是一种带刀库和自动换刀装置的数控机床。 2、国际上通用的数控代码是EIA代码和ISO代码。 3、数控机床中的标准坐标系采用笛卡儿直角坐标系,并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。 4、每个脉冲信号使机床运动部件沿坐标轴产生一个最小位移叫脉冲当量。 5、X坐标轴一般是水平的,与工件安装面平行,且垂直Z坐标轴。 6、粗铣平面时,因加工表面质量不均,选择铣刀时直径要小一些。精铣时,铣刀直径要大,最好能包容加工面宽度。 7、确定轴向移动尺寸时,应考虑刀具的引入长度和超越长度。 8、铣削平面轮廓曲线工件时,铣刀半径应小于工件轮廓的最小凹圆半径。 9、粗加工时,应选择大的背吃刀量、进给量,合理的切削速度。 10、编程时可将重复出现的程序编程子程序,使用时可以由主程序多次重复调用。 11、铣床固定循环由6个动作组成。 12、对铝镁合金,为了降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度,建议采用顺铣方案。 13、精度高的数控机床的加工精度和定位精度一般是由检测装置决定的。
14、单一实际要素的形状所允许的最大变动量称为形状公差;关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量称为位置公差。 15、切削用量中对切削温度影响最大的是切削速度。 16、在切削平面内测量的角度刃倾角。 17、零件机械加工精度主要包括尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度。 18、螺旋夹紧机构结构简单、自锁、用得多。 19、数控机床进给系统机械间隙,是影响加工精度的主要因素,常用编程补偿方法。 20、快速定位指令G00,要防止刀具、工件、夹具发生干涉。 21、程序校验和首件试切目的作用检验程序、零件加工精度是否满足要求。 22、百分表上最大最小值差的一半是偏心距。 23、影响切削力最大的铣刀角度是前角。 二、判断 1.数控机床是为了发展柔性制造系统而研制的。(╳) 2.数控技术是一种自动控制技术。(√) 3.数控机床的柔性表现在它的自动化程度很高。(╳) 4.数控机床是一种程序控制机床。(√)
发那科换刀程序 关于FANUC-0IMC加工中心的换刀可以由下面三种方法自动换刀： 用M代码调用O9000号后的O9001-O9009和O9020-O9029程序自动换刀，分别对应的参数为P6071-P6079和P6080-P6089。参数内的数字为0-999，且不能重复。（一）先新建对应参数的的程序号，参数内的数字与所呼叫的M代码相同。如下：（1）P6089为6 ；O9029。 （2）O9029 #3=#4003； G91G30Z0； T#20； T#4020； M6； G#3； M99； 注：次种换刀自动记忆G90/G91的模态，换刀后默认为程序上面的G90/G9 1，不必在下面为换刀后把G91转换为G90。且如果用宏程序的话#203和#3不能用。不然的话无法换刀和记忆模态。 （二）用T代码调用O9000号程序 （1）P6001#5为1。设定用T代码调用宏程序。 （2）O9000 #3=#4003； G91G30Z0； T#149； M6； G#3；
M99； 注：次种换刀自动记忆G90/G91的模态，换刀后默认为程序上面的G90/G 91，不必在下面为换刀后把G91转换为G90。屏蔽掉刀仓用T代码旋转，T代码直接为换刀指令。如果不用大径刀的话，次种方法比较方便，主要适合自动编程后自动生成的程序。 （三）用G65调用宏程序换刀格式为G65T2P---- 关于FANUC-0IMC加工中心的换刀可以由下面三种方法自动换刀： 用M代码调用O9000号后的O9001-O9009和O9020-O9029程序自动换刀，分别对应的参数为P6071-P6079和P6080-P6089。参数内的数字为0-999，且不能重复。（一）先新建对应参数的的程序号，参数内的数字与所呼叫的M代码相同。如下：（1）P6089为6 ；O9029。 （2）O9029 #3=#4003； G91G30Z0； T#20； T#4020； M6； G#3； M99； 注：次种换刀自动记忆G90/G91的模态，换刀后默认为程序上面的G90/G9 1，不必在下面为换刀后把G91转换为G90。且如果用宏程序的话#203和#3不能用。不然的话无法换刀和记忆模态。 （二）用T代码调用O9000号程序 （1）P6001#5为1。设定用T代码调用宏程序。 （2）O9000
职业技能鉴定国家题库 加工中心操作工中级理论知识试卷 注 意 事 项 1、考试时间：120分钟。 2、本试卷依据2001年颁布的《加工中心操作工 国家职业标准》命制。 3、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、准考证号和所在单位的名称。 4、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。 5、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关的内容。 一、单项选择(第1题～第160题。选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。每题0.5分，满分80分。) 1. 在企业的经营活动中，下列选项中的( )不是职业道德功能的表现。 A 、激励作用 B 、决策能力 C 、规范行为 D 、遵纪守法 2. 下列选项中属于企业文化功能的是( )。 A 、整合功能 B 、技术培训功能 C 、科学研究功能 D 、社交功能 3. 下列选项中属于职业道德作用的是( )。 A 、增强企业的凝聚力 B 、增强企业的离心力 C 、决定企业的经济效益 D 、增强企业员工的独立性 4. 下列选项中，关于职业道德与人的事业成功的关系的正确论述是( )。 A 、职业道德是人事业成功的重要条件 B 、职业道德水平高的人肯定能够取得事业的成功 C 、缺乏职业道德的人更容易获得事业的成功 D 、人的事业成功与否与职业道德无关 5. 职业道德活动中，对客人做到( )是符合语言规范的具体要求的。 A 、言语细致，反复介绍 B 、语速要快，不浪费客人时间 C 、用尊称，不用忌语 D 、语气严肃，维护自尊 6. 对待职业和岗位，( )并不是爱岗敬业所要求的。 A 、树立职业理想 B 、干一行爱一行专一行 C 、遵守企业的规章制度 D 、一职定终身，不改行 7. ( )是企业诚实守信的内在要求。 A 、维护企业信誉 B 、增加职工福利 C 、注重经济效益 D 、开展员工培训 8. 坚持办事公道，要努力做到( )。 A 、公私不分 B 、有求必应 C 、公正公平 D 、全面公开 9. 下列材料中不属于金属的是( )。 A 、铝 B 、铁 C 、轴承合金 D 、陶瓷 10. 测量金属硬度的方法有很多，其中包括划痕硬度试验法，如( )。 考 生 答 题 不 准 超 过 此 线
实验一：加工中心刀具的识别与自动换刀 实验目的：通过观察机床自动换刀操作，分析换刀的基本,掌握相关刀具自动识别技术等。 实验报告要求：列出刀具自动识别技术，自动换刀方式最新研究进展，并绘制相关运动组件简图。准确描述自动换刀过程 自动换刀系统由刀库和刀具交换装置组成。带刀库和自动换刀装置的数控机床，其主轴箱和转塔主轴头相比较，由于主轴箱内只有一个主轴，主轴部件具有足够的刚度，因而能够满足各种精密加工的要求。此外，刀库可以存放数量很多的刀具，以进行复杂零件的多工步加工，可明显提高数控机床的适应性和加工效率。自动换刀系统特别适用于加工中心。 自动换刀装置的主要组成： 自动换刀装置是加工中心的重要组成部分，主要由刀库、机械手和驱动装置等组成。刀库的功能，是存贮加工中心所要用的各种刀具，并在数控系统的控制下，把即将要用的刀具准确地送到换刀位置。加工中心换刀机械手，是自动换刀装置中的核心组成部分，主要完成将主轴上的工作刀具与刀库中的待用刀具两者位置交换的任务，其应具有换刀时间短、工作平稳、定位准确等特点。驱动装置，则是使刀库和机械手实现其功能的机构。此机构一般由电机、液压、气液机构或凸轮机构组成，它们在数控系统控制下，驱动刀库和机械手，实现刀具的选择与交换
加工中心自动换刀功能是通过机械手(自动换刀机构)和数控系统的有关控制指令来完成的。换刀过程：装刀，选刀，换刀 换刀过程： (1)装刀：刀具装入刀库 (2)选刀 从刀库中选出指定刀具的操作。 1)顺序选刀：选刀方式要求按工艺过程的顺序(即刀具使用顺序)将刀具安置在刀座中，使用时按刀具的安置顺序逐一取用，用后放回原刀座中。 2)随意选刀： ①刀座编码选刀：对刀库各刀座编码，把与刀座编码对应的刀具一一放入指定的刀座中，编程时用地址T指出刀具所在刀座编码。