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要实现自动换刀功能主要就是做长度补偿值，因为半径补偿值在软件编程时已经自动加入了。
本文以云南机床厂的加工中心为例，系统为西门子802C。
一、装刀例如要装入T01、T02两把刀 1. 刀库先回零：按下回零键，再按启动按钮即可，此步骤也可不执行。
手动输入： T01 TL（有的机床不需换行也能执行） TL 为此机床自带的换刀宏程序，,不同的机床此宏程序可能名称不同，用法也不同。
在主轴上装入要使用的一号刀，此时即为T01。
2.以T01来做基准刀具，直接对刀到工件坐标系（以G54为例）Z=0,输入到G54的Z值中，此刀的长度补偿值要为0。
3.手动输入“T02 回车TL”，此时T01入库，主轴上装入二号刀，即为T02；对刀到Z=0，注意偏移值（即对刀时不能到达工件坐标系G54的Z向零点而做的偏移，如有对刀仪或偏置块时）。
4.在参数设置中找到2号刀，选择对刀(默认是
D1，在偏移处输入偏移值（为正值），零点G处输入54，按计算即可算出T02的长度补偿值D1了。
二、程序刀具号后面应加入零点偏移，如G54， UG软件中，设置刀具参数时补偿寄存器一项填入数字1就输出D1，输入2就输出D2；
刀补D0必须取消，因为要使用刀补,默认D1不必显示，若刀补为D2时,必须应在程序中加入D2。
格式大致如下： %_N_101_MPF TO1 TL G40 G17 G71 G90
G54 ...... TO2 TL G40 G17 G71 G90 G54 ...... TO3 TL G40 G17 G71 G90 G54 ...... M9 M30 %。
第一章绪论1.1 数控设备的发展历史>第一代数控系统：1952年至1959年，采川电子管元件。
>第二代数控系统：1959年开始，采刖晶体管元件。
>第三代数控系统：1965年开始，采川集成电路。
>第四代数控系统：1970年开始，采刖人规模集成电路及小型通用计算机。
>第五代数控系统：1974年开始，采用微处理机和微型计算机。
1.2 自动换刀系统的意义从换刀系统发展的历史米看，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。
1.1.1 加工中心加工中心机床的出现，加之CAD技术、信息技术、网络控制技术以及系统工程学的发展，为单机数控自动化向计算机控制的多机制造系统自动化方向发展，创造了必要的条件．计算机群控系统即直接数控(Direct NC-DNC)系统，就是这一发展趋向的具体体观。
DNC系统使用一台较大的计算机，控制与管理多台数控机床和数控加工中心，能进行多品种、多工序的加工。
加工中心机床配备有装载多把刀具的刀具库，有自动更换刀具的功能，一次装夹中可以完成钻、镗、铣、铰等工序，特别适用于箱体类零件的多面、多工序加工。
它能完成车削加工的同时，兼有铣、镗、钻孔、攻丝等功能。
1.1.2 柔性制造单元柔性制造单元(FMC)是由中心控制计算机、加工中心与自动交换工件(AWC，APC)装置所组成。
工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工，使得加工的柔性（可编程性）、加工精度和生产效率更高。
在柔性制造单元中，中心控制计算机负责作业调度、自动检测与工况自动监控等功能。
工件装在自动交换工件装置（工作台）上在中心控制计算机控制下传送到加工中心上加工；加工中心接收中心控制计算机传送来的数控程序进行加工，并将工况数据送中心控制计算机处理，如工件尺寸自动检测和补偿，刀具损坏和寿命躲控等。
自动换刀主轴工作原理
自动换刀主轴工作原理是指在机床中，主轴上配备了自动换刀装置，可以根据加工需要自主完成刀具的更换。
下面是自动换刀主轴的工作原理：
1. 刀具旋转：主轴驱动着刀具进行旋转，用于加工工件表面。
2. 刀库：机床上设置有刀库，刀库中存放着不同种类的刀具。
每种刀具都有一个唯一的识别编码。
3. 换刀装置：自动换刀装置包含刀库、刀具夹持器和换刀机构等部分。
换刀机构控制着刀夹位置的移动。
4. 刀具传感器：换刀装置上配备有刀具传感器，用于识别刀库中的刀具。
5. 选刀：根据加工任务，通过操作主轴控制系统进行刀具选择。
系统会指定需要哪种刀具进行加工，同时会记录已使用刀具的刀具编码。
6. 刀具识别：换刀装置开始动作，将选择的刀具位置移动到主轴旁边。
刀具传感器会识别刀夹位置是否有刀具。
如果没有刀具，则进入下一步。
7. 刀具更换：选取刀库中的合适刀具，并将其夹持在刀夹器上。
然后，换刀机构将刀夹器移动到主轴，完成刀具更换。
8. 刀具装夹校准：刀具更换后，主轴控制系统会对刀具进行校准，以保证刀具与工件的加工位置精确对应。
9. 加工：完成刀具更换后，主轴继续驱动新的刀具进行加工任务。
通过自动换刀主轴，可以实现高效的刀具更换，提高机床的加工效率和自动化程度。
加工中心换刀的三个步骤及流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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基于PLC的加工中心刀库换刀控制系统设计[摘要]本设计的题目是基于PLC加工中心刀库换刀控制系统的设计。
通过分析刀库的自动换刀的过程，使刀库在加工中心上能配合换刀机械手的需要——能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程每次换新刀只需输入相应换刀号信号即可。
在分析控制要求的基础上，设计出相应控制程序。
控制程序包含：建立当前刀具库映像、记录请求刀具号、转盘转动方向判断并确定转盘正反转、发出脉冲控制刀盘转动、到位灯及换刀指示灯显示等部分，程序结构性好、可读性强、运行效率高，能很好地满足实用要求。
[关键词]加工中心，刀库换刀， PLCBased on the PLC Machining Center Tool Change ControlSystem Design[ Abstract]this design topic is based on the PLC machining center tool change control system design. Through the analysis of the knife of the automatic tool changing process, so that the cutter in machining center can be matched with the tool changing manipulator needs -- in NC program under the control of flexible implementation tool changing process every time new knife only needs to input the corresponding tool change signal can be. The analysis and control on the basis of the requirements, designs the corresponding control procedure. The control program includes: establish the library image, recording request tool number, the rotation of the turntable direction judgment and to determine the turntable is reversed, to send pulses to control the cutter disc to rotate in place, lights and tool change indicator display parts, good program structure, readability is strong, operation efficiency is high,which can meet the practical requirements.[ Key words] MC, changing tool , PLC目录目录 (I)引言 (1)1 PLC在加工中心中的应用 (5)1.1 数控加工中心组成结构及工作过程 (5)1.2 数控机床中PLC和NC的关系 (7)1.3 PLC在数控机床中的应用 (8)1.3.1PLC在数控机床中的应用形式 (9)1.3.2 PLC与数控系统及数控机床间的信息交换 (9)1.3.3 PLC与数控机床外围电路的关系 (10)2 刀库自动选刀系统 (11)2.1刀库自动选刀机械系统 (11)2.2 刀库选刀方式 (11)2.3驱动装置步进电机工作原理与控制 (13)2.3.1 步进电机工作原理和特性 (13)2.3.2 基于PLC步进电机的控制原则 (14)3 选刀控制的PLC 系统设计 (16)3.1三菱PLC及其原理 (16)3.1.1 PLC系统组成及各部分的功能 (16)3.1.2 PLC的基本工作原理 (18)3.2编程方法与规则 (20)3.2.1 编程要求 (20)3.2.2 编程方法 (21)3.3 CNC与PLC的通信 (22)3.4 PLC型号的选择分析 (22)3.5 PLC地址分配 (23)3.6 PLC接线 (24)3.6.1 PLC接线图 (24)3.6.2 PLC硬件接线 (25)4 换刀控制过程 (27)4.1换刀总过程 (27)4.2换刀程序过程 (28)4.2.1建立刀具库映像 (28)4.2.2换刀号输入 (28)4.2.3得出换刀号所在的刀座号 (28)4.2.4判断刀盘转动方向并得出控制刀盘转动脉冲数 (29)4.2.5发出脉冲以及控制指示灯 (29)4.3 三菱FX2N指令使用 (29)4.4程序流程图 (33)5 程序梯形图 (35)6 软件编程 (43)6.1 GX Developer的特点 (43)6.2 GX Developer的编程环境 (44)致谢 (46)参考文献 (47)毕业设计实物模型 (48)引言进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的良机，也遭遇到加入WTO（世界贸易组织）后激烈的市场竞争压力。
1加工中心自动换刀方式及乱刀简介（1）换刀方式简介加工中心自动换刀系统的控制主要分为两部分：刀库选刀控制（T 指令）和刀具交换控制（M06指令）。
目前刀库选刀控制最常见的方式主要有刀套编码方式和计算机记忆随机换刀。
刀套编码方式是对刀库各刀座预先编码，每把刀具放入相应刀座之后，就具有了相应刀座的编码，即刀具在刀库中的位置是固定的，斗笠式刀库便是此种控制方式。
计算机记忆随机换刀方式的特点是刀具号和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中，不论刀具放在哪个地址，都始终记忆着它的踪迹，这样刀具可以任意取出，任意送回，圆盘凸轮机械手刀库便是此种控制方式。
（2）乱刀简介乱刀是指换刀指令刀号与刀库刀座号不一致现象。
例如：程序指定M06 T03，而换刀机械手在换刀时却抓取了5号刀座的刀具称为乱刀现象。
2乱刀原因分析加工中心出现乱刀故障可能由以下几种原因引起：（1）在正常换刀时由于换刀气压不足，导致换刀过程卡住，在手动刀库复位后可能产生刀库亂刀。
（2）由于机床机械结构损坏，或者数控系统参数丢失导致刀库乱刀。
（3）机械手在换刀过程中，由于操作人员按下机床复位键或者急停键，导致换刀意外终止，可能产生刀库错乱。
3、刀库乱刀现象的解决方法（1）斗笠式刀库乱刀解决方法①打开机床电控柜，机床上电②在MDI方式输入换刀指令M06 Txx，观察电控柜中的哪个继电器动作，刀库的正反转是由两个继电器控制，如果此时刀库是顺时针旋转，再输入一个换刀指令，使刀库逆时针旋转，观察电控柜中的哪个交流接触器动作③使机床数控系统断电，拿一根绝缘棒手动按下控制刀库旋转的交流接触器，如顺时针方向乱刀，则按下控制刀库逆时针方向旋转的交流接触器；如逆时针方向乱刀，则按下控制刀库顺时针方向旋转的交流接触器，直到刀库转到与输入的换刀刀号一致的位置注意的问题：1）开机后取下主轴和刀库所有的刀具，避免调整后换刀时发生主轴与刀库中刀具相撞的危险2）注意使用绝缘棒，避免触电的危险3）调整时要有人帮助观察刀库转动的位置是否到达换刀指令指定的刀具号位置4）调整好后输入一个换刀指令，观察刀盘前进与主轴松刀动作时主轴卡刀槽是否与刀库卡刀槽位置一致，否则会发生主轴刀具与刀库相撞的危险（2）圆盘凸轮机械手刀库乱刀现象的解决方法在出现刀号混乱的情况下应立即进行刀具的整理操作，具体步骤如下所示：①取出刀库中的全部刀具，将刀具按刀具表中相对应的关系重新插入刀库中或按刀库中刀具的实际状态修改刀具表（需打开参数开关，参数开关在数控系统CPU板上）。
加工中心机床圆盘式刀库发那科系统PMC的编程技术安庆长谷川数控机床有限公司 雷晓鹏北京发那科机电有限公司 胡 年自动换刀机构（ATC）是数控机床易发生故障的地方。
本文介绍PMC的编程思路和方法，供大家讨论。
此程序自2004年始已在数百台加工中心运用。
一、基本规则1、刀具在D0000到D0032登录。
D0000登录主轴刀具号，D0001到D0032登录刀套内刀具号，在此假定刀库容量为32把刀。
2、执行T码时,刀库中T码刀具旋转到换刀口位置，在刀库旋转过程中，程序自动加工运行不中断，称之为预选刀。
3、M6执行换刀过程，执行前，Z轴必须回第一参考点，即 G91 G28 Z0或 M19 G91 G28 Z0。
4、允许的大径刀（如面铣刀）直径不容许超过普通刀具（以下简称：小径刀）最大直径的二倍，否则大径刀之间随机交换会撞刀。
刀具重量不能超过刀库容许重量。
大径刀刀具号设定规则：大径刀的相临两侧刀套内必须为空，空刀套的刀具号自动设定为99（也可设定其他数字，PMC识别为空刀）。
D100内设定大径刀个数，小径刀刀具号必须大于大径刀个数乘2加1。
初始设定主轴刀具号D0000必须是小径刀刀具号。
5、大径刀具交换规则：小径刀可放进大径刀刀套内，大径刀不可放进小径刀刀套内。
主轴小径刀与刀库小径刀交换，一次性换刀；主轴大径刀与刀库大径刀交换，一次性换刀；主轴小径刀与刀库大径刀交换，一次性换刀，小径刀放进大径刀刀杯套内；主轴大径刀与刀库小径刀交换， 第一次将原大径刀刀套内的小径刀换到主轴上，第二次再进行小径刀之间的交换。
以上交换规则PMC自动识别换刀。
6、在刀库运行中发生停电等故障，具备中断点记忆和用按键操作恢复功能。
有完善的电机保护和报警操作提示。
7、以上自动刀具交换（ATC）动作本文介绍的都用PMC完成，读者也可用宏程序和PMC结合编程实现。
二、PMC程序框图三、详细介绍刀库盘旋转部分PMC程序和说明1、准备工作自动换刀部分反馈信号：R30.0=1 主轴抓刀反馈；R30.1=1 主轴松刀反馈，延迟0.2秒是消除信号反馈传感器安装误差，其它信号反馈延迟道理相同；R30.2=1 刀杯上（水平位置）信号反馈；R30.3=1 刀杯下（刀具垂直向下位置）信号反馈。
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。
加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ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”。
第六章加工中心的编程第一节加工中心编程概述加工中心(Machiningenter)简称MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。
加工中心最初是从数控铣床发展而来的。
与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。
但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库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，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。
一、加工中心编程的特点加工中心是将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合起来，并装有刀库和自动换刀装置的数控镗铣床。
立式加工中心主轴轴线(z轴)是垂直的，适合于加工盖板类零件及各种模具；卧式加工中心主轴轴线(z轴)是水平的，一般配备容量较大的链式刀库，机床带有一个自动分度工作台或配有双工作台以便于工件的装卸，适合于工件在一次装夹后，自动完成多面多工序的加工，主要用于箱体类零件的加工。
由于加工中心机床具有上述功能，故数控加工程序编制中，从加工工序的确定，刀具的选择，加工路线的安排，到数控加工程序的编制，都比其他数控机床要复杂一些。
加工中心编程具有以下特点：1)首先应进行合理的工艺分析。
由于零件加工工序多，使用的刀具种类多，甚至在一次装夹下，要完成粗加工、半精加工与精加工、周密合理地安排各工序加工的顺序，有利于提高加工精度和提高生产效率；2)根据加工批量等情况，决定采用自动换刀还是手动换刀。
一般，对于加工批量在10件以上，而刀具更换又比较频繁时，以采用自动换刀为宜。
但当加工批量很小而使用的刀具种类又不多时，把自动换刀安排到程序中，反而会增加机床调整时间。
3)自动换刀要留出足够的换刀空间。
有些刀具直径较大或尺寸较长，自动换刀时要注意避免发生撞刀事故。
4)为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便于操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。
自动换刀装置的结构原理与维修8.4.1 自动换刀装置的形式自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有以下几种。
1．回转刀架换刀数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。
回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
图8-17为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。
在加工轴类零件时，可以用四方回转刀架。
由于两者底部安装尺寸相同，更换刀架十分方便。
图8-17 数控车床六角回转刀架1－活塞 2－刀架体 3、7－齿轮 4－齿圈 5－空套齿轮6－活塞 8－齿条 9－固定插销 10、11－推杆 12－触头回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：(1)刀架抬起当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。
同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。
(2)刀架转位当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。
通过端齿离合器使刀架转过60º。
活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。
(3)刀架压紧刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。
齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。
刀架体2下降时，定位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。
这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。
(4)转位液压缸复位刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。
第六章加工中心的编程第一节加工中心编程概述加工中心(Machiningenter)简称MC，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。
加工中心最初是从数控铣床发展而来的。
与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。
但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库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，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。
一、加工中心编程的特点加工中心是将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合起来，并装有刀库和自动换刀装置的数控镗铣床。
立式加工中心主轴轴线(z 轴)是垂直的，适合于加工盖板类零件及各种模具；卧式加工中心主轴轴线(z轴)是水平的，一般配备容量较大的链式刀库，机床带有一个自动分度工作台或配有双工作台以便于工件的装卸，适合于工件在一次装夹后，自动完成多面多工序的加工，主要用于箱体类零件的加工。
由于加工中心机床具有上述功能，故数控加工程序编制中，从加工工序的确定，刀具的选择，加工路线的安排，到数控加工程序的编制，都比其他数控机床要复杂一些。
加工中心编程具有以下特点：1)首先应进行合理的工艺分析。
由于零件加工工序多，使用的刀具种类多，甚至在一次装夹下，要完成粗加工、半精加工与精加工、周密合理地安排各工序加工的顺序，有利于提高加工精度和提高生产效率；2)根据加工批量等情况，决定采用自动换刀还是手动换刀。
一般，对于加工批量在10件以上，而刀具更换又比较频繁时，以采用自动换刀为宜。
但当加工批量很小而使用的刀具种类又不多时，把自动换刀安排到程序中，反而会增加机床调整时间。
3)自动换刀要留出足够的换刀空间。
有些刀具直径较大或尺寸较长，自动换刀时要注意避免发生撞刀事故。
4)为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便于操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。
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→选刀→到换刀位→机械手取出刀具→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××）；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××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。
摘要加工中心是现代机械加工中用得最多的设备之一，而自动换刀装置作为加工中心的核心部件，一直处在不断改进之中。
本课题要求设计一台小型加工中心的刀库及自动换刀装置。
本次设计分为两大部分。
首先，主要针对目前机床上常用的几种类型的刀库（鼓盘式刀库、链式刀库、格子盒式刀库等）进行了比较分析，最终选用链式刀库结构，选择伺服电机驱动，采用蜗杆蜗轮装置减速，并完成了链条的选择和链轮的设计计算。
另外，选择双臂单爪机械手结构，对其运动作了详细的分析，最终将换刀运动分解为手臂的伸缩，手架的伸缩和回转三个动作。
全部采用液压系统进行控制。
在合理选用液压缸之后，绘制出了液压系统控制图、机械手动作原理图，基本完成了自动换刀装置的设计工作。
关键词：伺服电动机驱动；链式刀库；机械手换刀；液压系统控制AbstractProcessing Center is a modern mechanical processing equipment used in one of the largest and automatic tool change device as the core parts processing center, has been in the continuous improvement of. The topics designed a small knife processing center for devices and automatic tool change. The design is divided into two parts. First of all, the main view of the current machine, commonly used for several types of knives (knives drum disc library, the chain knife, knife lattice cassette library, etc.) a comparative analysis, the final choice of the chain knife structure, choice of servo motor Driver, a worm worm deceleration devices, and completed the chain and sprocket of the choice of design and calculation. In addition, the choice of single-claw manipulator arms structure, its movement made a detailed analysis will eventually ATC campaign for the decomposition of the telescopic arm, hand-stretching and rotating the three movements. All the hydraulic system used to control. A reasonable choice of hydraulic cylinders, to map out plans of the hydraulic control systems, mechanical hand movements schematics, basically completed the installation of automatic tool change the design work.Keywords：The servo motor actuates; Chain knife storehouse; The manipulator trades the knife; The hydraulic system controls目录目录摘要 (I)Abstract (Ⅲ)1 绪论1.1 本课题的来源、目的及意义 (1)1.1.1 课题的来源 (1)1.1.2 本课题研究的目的 (1)1.1.3 本课题研究的意义 (1)1.2 课题背景及国内外研究现状 (2)1.3 本课题研究的主要内容 (3)2 刀库及换刀机构总体结构设计2.1 刀库的结构设计 (3)2.1.1 方案分析比较 (3)2.1.2 刀库容量的确定 (6)2.1.3 刀库选刀方式的确定 (6)2.1.4 刀库的设计及计算 (6)2.2 自动换刀装置设计 (13)2.2.1 方案分析比较 (13)2.2.2 机械手自动换刀工作流程设计 (13)2.2.3 换刀机械手结构设计 (22)2.2.4 换刀手手臂和手爪结构设计 (23)2.2.5 液压缸、活塞杆的选择 (24)2.2.6 液压系统工作原理 (26)设计总结 (27)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1课题的来源及研究目的和意义1.1.1课题的来源刀库和机械手是加工中心稳定可靠运行的关键功能部件。
加工中心自动换刀过程PLC编程技巧加工程序和PLC程序关系示意图PLC程序是数控机床正常运转的软件核心，是连接NC和机床的桥梁，也是机床电气设计人员调试机床的关键。
一个完善的PLC程序不仅能使机床正常运行，还要让人看起来一目了然，既为自己调试提供方便，还能帮助维修人员查找故障和分析原因。
下面就XH756B系列卧式加工中心配SIEMENS802D数控系统时，在自动换刀过程中机械手的编程技巧作一介绍。
首先简单介绍一下刀具交换装置的基本情况，刀库是可正反向旋转的链式刀库、装在刀具交换装置上的机械手用15个步骤将刀库中的刀具交换到主轴，并将主轴刀具还回刀库对应的刀套中。
为尽量缩短换刀时间，我们采用刀具预选与零件加工同时进行的方式来压缩换刀时间。
机械手动作顺序如下：步骤1：平移缩回，抓刀库中预选的刀具：步骤2：拔刀伸出，拔出刀套中的刀具：步骤3：平移伸出，离开刀库侧抓刀位置：步骤4：拔刀缩回，机械手缩回：步骤5：摇臂伸出，摇臂转向主轴侧：步骤6：平移伸出，抓主轴刀具：步骤7：拔刀伸出，拔出主轴中的刀具：步骤8：换刀正转或反转，刀具交换：步骤9：拔刀缩回，将预选刀具插入主轴：步骤10：平移缩回，机械手离开主轴：步骤11：摇臂缩回，摇臂转向刀库侧：步骤12：拔刀伸出，准备将主轴刀具送回刀库：步骤13：平移缩回，机械手移向刀库：步骤14：拔刀缩回，将主轴刀具插入刀库：步骤15：平移伸出，离开刀库侧抓刀位置。
以上15个步骤可分为如下4个阶段：第1阶段：抓新刀。
Txx代码控制刀库按就近方向转动到编程刀具所在的位置，到位且有刀库定位I信号后启动机械手，经过步骤1→步骤2→步骤3→步骤4，将编程刀具抓在手上等待换刀。
第2 阶段：换刀。
M06启动换刀固定循环“TOOL”。
“TOOL”控制各坐标移动到换刀位置，并用M90通知PLC启动换刀，PLC用M90信号请求NC “读入禁止”并启动机械手换刀步骤5→步骤6→步骤7→步骤8→步骤9→步骤10→步骤11，同时用步骤5的到位信号控制刀库转到主轴刀号的位置。
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
N02 G28 Z0 T02 Z 轴回零，选T02 号刀；
N03 M06换上T02号刀
缺点：选刀时间大于回零时间时，需要占机选刀。
2）在Z 轴回零换刀前就选好刀
N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02直线插补，选T02号刀
N11 G28 Z0 M06 Z车轴回零，换T02号刀
N20 G01 Z_ F_ T03直线插补，选T03号刀
N30 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 顺圆弧插补
3）有的加工中心（TH5632换刀程序与上略不同
N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02直线插补，选T02号刀
N30 G28 Z0 T03 M06 Z轴回零，换T02号刀，选T03号刀N40 G00 Z1
N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圆弧插补
注：对卧式加工中心，上面程序的G28 Z0应为G28 Y0。
