盘式刀库的选刀控制设计

本科毕业设计（论文）题目加工中心自动换刀系统设计（盘式）——刀库系统学院名称机械与动力工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级班级学生姓名指导教师2017年5月目录前言1.加工中心概述 (1)1.1加工中心发展现状和发展趋势 (1)1.2加工中心的特点 (2)1.3加工中心的分类 (3)1.4加工中心的结构 (5)1.5加工中心刀库及自动换刀装置 (6)1.5.1加工中心刀库形式 (6)1.5.2加工中心的自动换刀装置 (8)1.5.3刀库结构及换刀过程 (9)2.刀库传动设计…………………………………………………………………2.1电动机的选择…………………………………………………………2.1.1初选电动机………………………………………………………2.1.2校核电动机………………………………………………………2.2运动和动力参数计算……………………………………………2.3蜗杆传动设计…………………………………………………………2.3.1蜗杆传动的选择…………………………………………………2.3.2蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算…………………………2.3.3校核齿根弯曲疲劳强度…………………………………………2.3.4验算蜗杆传动的效率、润滑及热平衡……………………………2.3.5蜗杆和蜗轮的结构设计…………………………………………2.4传动轴设计…………………………………………………………2.4.1轴的材料…………………………………………………………2.4.2蜗杆轴的结构设计………………………………………………2.4.3蜗轮轴的结构设计………………………………………………2.4.4轴系零、部件的校核………………………………………………3.刀库结构设计………………………………………………………………3.1刀盘设计………………………………………………………………3.2刀库设计………………………………………………………………4.液压系统的设计……………………………………………………………4.1液压缸的载荷计算…………………………………………………4.2液压缸的主要参数计算……………………………………………结论…………………………………………………………………………………致谢…………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………前言目前机床发展的主要趋势是加工中心，其在机械制造业中得到了大规模的应用，而且加工中心还在不断地向高速化、高效率、高精度的目标发展着，在机床结构方面，多轴化、复合加工等方面的创新也日趋活跃。

加工中心自动换刀系统设计（盘式）—刀库设计刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具体结构对加工中心的设计有很大影响。

16刀刀库是在小型加工中心应用最为广泛，根据使用的场合和实际运用的要求，设计了相应的16刀的圆盘式刀库，并且对它的控制进行了一定的研究。

论文首先对16刀刀库总体设计方案进行阐述，阐述其各部件的工作原理，然后就刀库的结构设计与控制分章节对各个部分进行计算与设计。

刀库的结构设计是本文研究的重点，传动部分为蜗杆蜗轮的一种减速装置，对于该装置中的蜗杆、蜗轮以及相关的轴都进行了详细的计算;控制部分为刀库送刀部分，由液压控制和PLC控制完成。

绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。

1引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。

1958年第一台加工中心问世，它将多工序（铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）加工成为现实。

加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。

加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。

1.1加工中心简介1.1.1加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。

它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。

它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工的状况。

链式、盘式、斗笠刀库刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。

藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等。

一、圆盘式刀库圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。

操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。

1. 制造成本低。

主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。

装配调整比较方便，维护简单。

一般机床制造厂家都能自制。

2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。

并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。

只要机床不关机，当前刀号就被记忆。

刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。

如要换10号刀，刀库是顺时针转。

机床关机后刀具记忆清零。

3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。

4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。

)圆盘刀库。

如图7.1(b)-(g)所示，存刀量少则6把-8把，多则50把-60把，有多种形式。

图7.1(b)所示刀库，刀具径向布置，占有较大空间，一般置于机床立柱上端。

图7.1(c)所示刀库，刀具轴向布置，常置于主轴侧面，刀库轴心线可垂直放置，也可以水平放置，较多使用。

图7.1(d)所示刀库，刀具为伞状布置，多斜放于立柱上端。

数控加工中心盘式刀库设计一、设计目标1.提高数控加工中心刀具管理效率，减少刀具更换时间，提高加工效率；2.提高数控加工中心的加工精度和质量；3.方便操作和维护。

二、设计方案1.刀库结构设计（1）刀库选用盘式刀库，能够同时存放多种刀具，提高刀具的配套程度，方便操作人员进行刀具更换；（2）采用旋转结构，可以通过旋转盘来选择所需刀具，同时盘式刀库还可以实现自动刀具更换，提高加工效率；（3）刀具位置间隔合理，避免相互干扰，保证刀具的整齐摆放。

2.刀库容量设计（1）根据加工中心的加工需求确定刀具种类和数量，根据需求确定刀库的容量大小，确保能够存放足够多的刀具；(2)根据加工需求，将相似的刀具进行归类，减少刀具种类的多样性，以便提高刀库的利用率；（3）合理规划刀库的存储空间，减少刀具占地空间，节省仓储成本。

3.刀具的标识和管理（1）为每个刀具设计明确的编号和标识，便于操作人员快速找到所需刀具；（2）建立刀具管理系统，对刀具进行清点和登记，记录刀具的使用寿命和更换次数，及时进行维护和更换；（3）对于长期不用或使用寿命超出的刀具，及时进行检修或报废。

4.刀具存放环境设计（1）为刀具提供干燥、清洁和稳定的环境，减少刀具的氧化和磨损；（2）设置恒温和湿度控制设备，以保持刀具的稳定性；（3）选择合适的材料和涂层，提高刀具的耐磨性和使用寿命。

5.刀库的维护和保养（1）定期对刀库进行清洁和检查，清除切屑和尘土，避免切削液对刀具的腐蚀和影响；（2）定期检查刀具的切削力和切削温度，根据使用情况调整刀具的加工参数；（3）定期检查刀具组件的磨损情况，及时更换磨损的零部件，保证刀库的正常运行。

三、设计方案的优势1.盘式刀库能够同时存放多种刀具，减少了刀具更换时间，提高了加工效率；2.盘式刀库的旋转结构和自动刀具更换功能，进一步提高了加工效率；3.刀库容量设计合理，充分考虑了加工需要和刀具种类，节省了仓储成本；4.刀具的标识和管理方便操作和维护，提高了刀具的使用寿命和维修周期；5.刀库的环境设计和维护保养能够保证刀具的稳定性和使用寿命。

毕业设计(论文) 题目：数控加工中心盘式刀库设计摘要90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及及发展，高速加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛使用。

自动换刀刀库的发展俨然已超越其为数控加工中心配套的角色，在其特有的技术领域中发展出符合机床高精度、高效率、高可靠度及多任务复合等概念的独特产品。

刀库作为加工中心最重要的部分之一，它的发展也直接决定了加工中心的发展。

本论文完成的是盘式刀库的总体设计、传动设计、结构设计以及传动部分的运动和动力设计。

这种刀库在数控加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，换刀时间短，定位精度高；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护方便，成本低。

本刀库减速传动部分分两级减速，一级传动部分采用齿轮减速装置，二级传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，此种设计方案可提高输出轴的传动平稳性能，即提高刀盘的运转平稳性。

本刀库满载装刀24把，采用单环排列方式排放，按就近选刀原则选刀。

关键词：加工中心；刀库；数控加工ABSTRACTSince the 1990s, CNC machining technology made the rapid and universal development, as a new era of the representatives of NC machine tools, High-speed processing center has been widely used in the field of machine tools. The development of automatic Tool Change,s tool house in recent years seems to have gone beyond the NC Center for supporting the role of technology in their unique areas of development to meet the high-precision machine tools, high efficiency and reliability, and more complex tasks, such as the concept of unique products . The tool house as a processing center one of the most important part, it has a direct bearing on the development of the processing center's development.This paper completed the overall design,transmission design,structure design and the transmission part's movement and dynamic design of the disc tool house. Such a tool house in the CNC Machining Center is widely used, the tool change is simple, tool change time is short, high-precision positioning; overall structure is simple and compact , Action is accurate and reliable; convenient maintenance and low cost.The slowdown part in the transmission of the tool house includes two parts, the first part of the transmission is gear deceleration device, the second transmission part of the transmission is Worm Gear deceleration device, such design can increase the output shaft of the transmission smooth performance, improve the smooth functioning of the tool house. The tool house which can load with the maximum of 24 tools use single-ring arrangement of emissions and according to the principle of the nearest to election tools.目录1引言 (1)1.1 数控加工中心概述 (1)1.2 数控加工中心的分类 (1)1.3 加工中心的主要加工对象 (2)1.4 加工中心的特点 (3)1.5 加工中心刀库的形式 (4)1.6 换刀装置的形式 (5)2 总体方案的确定 (7)2.1 刀库主要参数 (7)2.2 电动机的初选 (7)2.3 确定传动装置的总传动比和分配传动比 (8)2.4 确定各轴转速、转矩和功率 (9)2.5 电动机的校核 (11)3刀库设计与校核 (13)3.1 齿轮传动的计算 (13)3.2轴的校核 (17)3.3滚动轴承的校核 (21)3.4蜗轮蜗杆的设计 (22)3.5键的校核 (22)4 刀具交换装置 (23)4.1换刀简介 (23)4.2换刀过程 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录1 (27)附录2 (28)附录3 (28)1 引言1.1数控加工中心概述数字控制是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法[16]。

加工中心16刀刀库(盘式刀库)刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具体结构对加工中心的设计有很大影响。

刀库是在小型加工中心应用最为广泛，根据使用的场合和实际运用的要求，设计了相应的刀的圆盘式刀库，并且对它的控制进行了一定的研究。

论文首先对刀库总体设计方案进行阐述，阐述其各部件的工作原理，然后就刀库的结构设计与控制分章节对各个部分进行计算与设计。

刀库的结构设计是本文研究的重点，传动部分为蜗杆蜗轮的一种减速装置，对于该装置中的蜗杆、蜗轮以及相关的轴都进行了详细的计算;控制部分为刀库送刀部分，由液压控制和PLC控制完成。

第一章绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。

1.1 引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。

1958年第一台加工中心问世，它将多工序（铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）加工成为现实。

加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。

加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。

1.2 加工中心简介1.2.1加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。

它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。

它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工70%~80%的状况。

图6 整体臂架第四阶模态振型图图7 整体臂架第五阶模态振型图图8 整体臂架第六阶模态振型图144中国设备工程 2024.03（上）图1 电源接线图3.2 控制系统的电路设计为了方便绘制PLC接线图和编写PLC程序，将每个输入/输出设备与PLC的输入/输出点相对应。

3.2.1 PLC的IO接线在这个设计里，首先设计了已有的PLC的输入点和输出点，接下来，按照目前的项目流程需求，为目前的设备设置了特定的PLC连接线，在程序设计中，这样就可以更清楚地看到当前设备的输入点和输出点。

3.2.2 电机接线三相电机运转时，装置的工作部件，必须使用三相电源，而且还会出问题，此时，若在装置的进电线上加装一组防风开关，那么在电动机发生故障的时候，而不会影响其他部件的工作，对现有设备马达进行保护。

三相电源通过交流保护空气开关的上端进入后，把它的下端头和AC接触器的上端头连接起来，当220V的电力供应完毕后。

电动机在PLC的控制下运转，在接触器绕组通电和常开度连接处，电动机就能正常运转。

4 控制系统的程序设计4.1 程序主流程图按照设计要求，本文给出了该控制系统的主要程序流程图，如图2所示。

它将目前的位置2传递给数据寄存器地址D100，以执行随后的目前的程序比较。

图3 位置传送块程序 4.2.2 当前刀号位置传送程序如图4所示，在程序在向网络72自动执行时，程序会自动判断输入继电器X14的状态，如果接受了这个任务，PLC将常数2自动转移到了目前的数据寄存器D102上，在同一时间内，输入继电器X15被激活，此时，数据寄存器常数3也被转移到了数据寄存图4 刀库位置传送程序电机正反转判断程序在程序开始的时候，要判断所选刀具编号D100当前刀具编号D102的尺寸，当D100大于D102时，M10表示，把它打开，并计算其差异，然后把它放到的数据寄存器里，再次判定D300中的数据是否大于图5 故障指示灯4.3 程序设计转刀装置的基础工作是转刀。

加工中心是拥有刀库和自动换刀装置的数控加工设备。

刀库的种类有很多种，换刀的方法及换刀指令的编写和执行也各不相同。

下面，就为大家总结一下几种常见刀库的换刀方式及其指令。

斗笠式刀库的换刀:斗笠式刀库大多采用固定地址换刀方式，刀具号与刀座号存在一一对应的关系。

斗笠式刀库的换刀动作是依靠刀库的横向移动与主轴的上下移动来实现的，这种方式简称为主轴换刀方式。

由于没有换刀机械手，所以选刀动作不能在换刀动作之前预选，而是将换刀指令与选刀指令编写在同一个程序段中，其指令格式为M06 TXX。

执行这个指令时，刀库首先找到指令中主轴上需要换下的刀号所对应的刀座，并将其转到换刀位置，使主轴上的刀具换回到刀座中。

接下来，刀库再找到指令中需要换上的刀具，将其转到换刀位置，并换上主轴。

因为不能预选刀具，这个指令如果将Tx x放在M06之前就是无效的，最终选刀的动作还是在执行M06时执行，如果M06后面没有Tx x，系统就会报错。

圆盘式和链式刀库的换刀:圆盘式刀库和链式刀库一般会采用随机地址的换刀方式，刀具号与刀座号并不是一一对应，而是随机的，但数控系统能够记忆其对应关系。

圆盘式和链式刀库采用机械手进行换刀，换刀前可以对新换上的刀具进行预选。

刀具指令Tx x控制刀库旋转，并将选中的刀具转至换刀工作位置，而换刀指令M06控制换刀机械手的动作，实现主轴刀具与刀库换刀位置处新旧两把刀具的交换。

圆盘式和链式刀库的选刀指令与换刀指令可以编写在同一个程序段，也可以分在不同程序段编写，因此选刀与换刀动作也可以一起执行或分开执行，其指令格式为TXXM06。

执行这个指令时，刀库首先将指令中要换上的刀具转到换刀位置，然后机械手将刀库刀具与主轴刀具交换。

了解了以上两种换刀方式，我们可以对比一下哪种更好。

结果显而易见，第二种换刀方法将选刀动作与加工动作重叠在一起，这样换刀时就不必选刀而直接换刀，使加工效率得到了提高。

不同机床厂家的不同规定:不同的机床生产厂家对于换刀方法、换刀指令及其执行方式也有不同的规定。

圆盘式刀库工作原理
圆盘式刀库是一种常见的自动化切削工具刀具变换装置。

其工作原理如下：
1. 结构组成：圆盘式刀库一般由刀具盘、刀具夹持系统、刀库驱动系统等组成。

刀具盘上分布着多个刀具座，每个刀具座可以夹持一个刀具。

2. 刀具储存：刀具储存在刀具盘的刀具座上，刀具座一般具有较高的刚度和夹持力，能够保持刀具的稳定性。

3. 切换刀具：切换刀具时，刀具盘会根据切削工艺的要求转动到相应的位置，将需要更换的刀具对准刀具座。

4. 刀具夹持：切换到合适的位置后，刀具夹持系统会将刀具座固定住，确保刀具的安全性。

5. 刀具选择：通过刀库驱动系统的控制，可以选择要使用的刀具，将其拔起放在刀具座上。

6. 刀具切削：切削过程中，工件进给至刀具位置后，机床的主轴会将刀具座上的刀具旋转起来，从而实现对工件的切削。

7. 刀具回收：切削完成后，刀具回到原来的位置，待下一次切削使用。

通过以上的工作原理，圆盘式刀库可以实现快速、准确地切换不同的刀具，提高生产效率和加工精度，节约人力和时间成本。

盘式刀库机构分析1盘式刀库机构组成盘式刀库机构主要由动力传动装置，刀盘，机械手等主要部件组成。

1.1动力传动装置主要由交流伺服电机经过减速机构，带动齿圈，使之与齿圈通过螺栓连结的12个工位刀盘旋转。

可以通过数控系统对电机进行控制，实现需要的转速。

1.2刀盘设计刀盘通过螺栓与齿圈连接固定，由刀库的传动装置驱动齿圈，带动刀盘旋转，实现自动换刀过程的选刀和定位。

刀盘有12个工位，每个工位安装一组2个刀夹定位块，每组定位块上均可放置所需的刀夹，刀具。

1.3机械手设计机械手由机械手臂和手指2部分组成。

机械手臂在液压的控制下带动机械手指进行工作。

推拉油缸右端的送刀进油口来油时，推动活塞带动机械手手臂将刀架所需更换的刀夹从刀库中送出，此时左端的取刀进油口回油。

同时，液压油经导向杆内的油孔作用于机械手手臂的小活塞上，推动手指钩，完成勾住刀夹的动作。

推拉油缸左端的取刀进油口来油时，推动活塞带动机械手臂将刀架不需要的刀夹取回刀库，此时右端的送刀进油口回油。

2工作原理盘式刀库的工作主要由机械手臂的3个位置（1.机械手臂在刀盘旋转的时候的位置；2.从刀盘取刀到将刀具送回刀盘的位置；3.将刀具从车床上取出及将刀具送到车床的位置）和机械手指的放松和夹紧2种状态来实现的。

机械手臂的定位通过位置判断开关来实现，通过无触点式接近开关来控制机械手臂的移动。

换刀过程开关包括机械手初始位置判断开关，取刀到位判断开关，送刀到位判断开关3部分，选用无触点式接近开关。

3个开关通过调整用安装支架固定在刀库连接板上，因结构需要，共用1个感应块，感应块分3个感应区域，每个区域对应1个开关。

在结构上，把3个开关固定在与机身相连的滑轨上，以螺栓连接固定。

需要调整时只需将螺栓松开将开关在滑轨上移动后再固定就可以实现初始位置，取刀位置和送刀位置的调整。

而且在取，送刀的过程中直接利用无触点式接近开关直接发出信号，配合反应迅速的液压系统，可以实现取，送刀动作在控制上的精确执行，完成整个换刀过程。

刀库及刀具的选择方式
刀库：刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局及具体结构对数控机床的设计有很大影响。

根据刀库所需要的容量和取刀方式，可以将刀库设计成多种形式，列出了常用的几种。

是但盘式刀库，为适应机床主轴的布局，刀库的刀具轴线可以按不同的方向配置，是刀具可作90°翻转的圆盘刀库，采用这种结构能够简化取刀动作，单盘式刀库的结构简单，取刀也较为方便，因此应用最为广泛，但由于圆盘尺寸受限制，刀库的容量较小，当需要存放更多数量的刀具时，可以采用形式的刀库，它们充分利用了机床周围的有效空间，使刀库的外形尺寸不不致过于庞大，是鼓轮弹仓式又称刺猬式刀库，其结构十分紧凑，在相同的空间内，它的刀库容量较大，但选刀和取刀的动作较复杂，是链式刀库，其结构有较大的灵活性，存放刀具的数量也较多，选刀和取刀动作十分简单，当链条较长时，可以增加支承链轮的数目，使链条折回绕，提高了空间利用率。

分别为多盘式和格子式刀库，它们虽然也具有结构紧凑的特点，但选刀和取刀动作复杂，较少应用。

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在设计多工序自动换刀数控机床时，应当合理地确定刀库的容量，根据对车削、铣削和钻削所需刀具数的统计，绘成了曲线，曲线表明，在加工过程中经常使用的刀具数目并不是很多，对于钻削加工，用14把刀具就能完成约80%的工件加工，即使要求完成90%的工件加工。

如果不从实际加工需要出发，盲目地加大刀库容量，将会使刀库的利用率很低，结构过于复杂，造成很大的浪费，从使用的角度来看，刀库的容量一般取10~60，但随着加工工艺的发展，目前刀库的容量似乎有进一步增大的趋势。

按数控刀具的选择方式，按数控装置的刀具选择指令，从刀库中挑选各工序所需要的刀具的操作称为自动选刀。

刀库捷径控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解刀库捷径控制的基本原理，掌握相关概念，如刀具选择、路径优化等。

2. 学生能掌握刀库捷径控制的关键技术，包括程序编制、参数设置及故障排查。

3. 学生能了解刀库捷径控制在现代制造业中的应用及其重要性。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，独立进行刀库捷径控制程序的编制与调试。

2. 学生能通过实际操作，掌握刀库捷径控制设备的基本操作，提高动手实践能力。

3. 学生能运用刀库捷径控制技术解决简单的实际问题，具备一定的创新能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习刀库捷径控制课程，培养对制造业的热爱和责任感，增强职业素养。

2. 学生在团队协作中，学会沟通与交流，培养合作精神，提高团队意识。

3. 学生在学习过程中，树立正确的价值观，认识到刀库捷径控制在制造业中的价值，激发学习兴趣。

本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。

课程旨在帮助学生掌握刀库捷径控制相关知识，提高实践操作能力，培养学生的创新意识和团队协作精神，为我国制造业的发展输送高素质人才。

二、教学内容1. 刀库捷径控制原理：讲解刀库的基本结构、工作原理，以及刀具选择与路径优化的方法。

- 教材章节：第三章“数控机床刀库与刀具选择系统”- 内容：刀库结构、刀具选择策略、路径优化算法。

2. 刀库捷径控制关键技术：详细介绍程序编制、参数设置及故障排查方法。

- 教材章节：第四章“刀库捷径控制技术”- 内容：程序编制规范、参数设置技巧、故障排查流程。

3. 刀库捷径控制应用及案例分析：分析现代制造业中刀库捷径控制的应用场景，结合实际案例讲解。

- 教材章节：第五章“刀库捷径控制在制造业中的应用”- 内容：典型应用场景、案例分析、实际操作注意事项。

4. 实践操作：组织学生进行刀库捷径控制程序的编制与调试，提高动手实践能力。

- 教材章节：第六章“实践操作”- 内容：实践任务分配、操作步骤、调试技巧。

xx 学院本科毕业设计(论文) 题目：盘式刀库就近选刀的程序设计教学单位：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化学号：姓名：指导教师：2012年5月摘要本设计研究的是盘式刀库的捷径方向选刀的程序设计，刀库的旋转控制是通过PLC来实现的，要成功的完成本次设计，就必须熟悉PLC的一些基本知识，及其相关的指令系统。

PLC具有系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并使用方便，编程简单，系统开发周期短，现场调试容易能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强等优点。

有刀库和机械手组成的自动换刀装置（Automatic Tool Changer,ATC）是加工中心的重要组成部分。

加工中心上所需要更换的刀具较多，从十几把到几十把。

甚至上百把，故通常采用刀库形式，"圆盘刀库"一般俗称"盘式刀库"，本次设计中盘式刀库装有16把刀。

关键词：PLC 刀库盘式刀库AbstractThe design of the study is the shortcut to the library disc knife knife program design direction choose, the sword the rotation of the library is controlled by PLC to implementation, for the successful implementation of the design, it must be familiar with PLC some basic knowledge, and related instruction system.PLC has a flexible system, expanding easy to switch quantity control for the specialty; Also the PID control loop constant process; And easy to use, simple programming and system development cycle is short, the commissioning easy to adapt to all kinds of bad operation environment, strong anti-interference, reliability, etc.A sword and robots library of Automatic change Tool device (Automatic Tool Changer, ATC) is an important part of the processing center. Processing center need the tool to replace is more, from teenagers to dozens of the. Even the hundreds, so usually by knife library form, "cutter disks library" general known as "disc knife library", in the design of the disc knife library contains 16 knife.Keywords: PLC knife library disc knife library目录前言 (1)1 PLC的基础知识 (2)1．1 PLC的产生 (2)1.1.1 起源 (2)1.1.2 发展 (2)1.2 PLC的定义 (3)1.3功能特点 (3)1.4 PLC的组成及其工作原理 (4)1.4.1PLC硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： (4)1.4.2工作原理 (5)1.5 PLC的分类及其应用领域 (6)1.5.1 可编程序控制器PLC的分类 (6)2 PLC的控制系统 (8)2.1 FX2N系列PLC的软元件 (8)2.1.1 FX2N系列PLC输入、输出继电器的编号及功能 (8)2.1.2 FX2N PLC辅助继电器M的编号及功能 (9)2.1.3 FX2NPLC状态S的编号及功能 (10)2.1.4 PLC数据寄存器D的编号及功能 (10)2.2 FX2N系列PLC的基本指令系统 (12)2.2.1 取指令与输出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT） (12)2.2.2 触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF） (13)2.2.3 触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF (14)2.2.4 块操作指令（ORB / ANB） (14)2.2.5 置位与复位指令（SET/RST） (16)2.2.6 微分指令（PLS/PLF） (16)2.2.7 堆栈指令（MPS/MRD/MPP） (17)2.2.8 逻辑反、空操作与结束指令（INV/NOP/END） (18)2.3 梯形图编程规则 (19)3 刀库捷径方向选择刀具的PLC控制 (19)3.1 工艺要求及其相关硬件软件设计 (19)3.1.1 工艺要求 (19)3.1.2控制要求 (20)3.2流程图 (20)3.3 I/O分配 (21)3.4梯形图表示 (22)3.5 PLC程序工作原理 (26)4 FX2N在使用中应该注意的问题 (28)4.1 工作环境 (29)5 FX2N的故障诊断 (29)5.1电源指示（[POWER]LED指示） (29)5.2出错指示 (30)5.2.1出错指示（［EPROR］LED闪烁） (30)5.2.2出错指示（［EPROR］LED灯亮） (30)5.3输入/输出指示 (30)5.3.1输入指示 (30)5.3.2输出指示 (30)结束语 (31)致谢 (32)参考文献 (33)前言数字控制是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法。