数控机床换刀控制方式
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数控机床自动切换刀的原理数控机床是一种利用数控系统控制机床运动的机床。
在机床加工时,为了提高生产效率和加工质量,需要将不同的刀具进行切换。
数控机床自动切换刀的原理就是利用数控系统的控制信号和机床上的自动切换刀具系统实现的。
数控机床自动切换刀的原理要涉及到机床控制系统、切换刀具系统、动力传递系统和机床功能模块等方面。
下面我们就分别来介绍一下这些方面是如何共同作用的。
首先,数控机床自动切换刀的原理离不开机床控制系统。
数控系统通过程序控制切换刀具系统的动作,从而实现自动化的刀具更换。
数控系统内部会设计不同的切换信号,通过接口设备传递到机床上的切换系统,驱动切换系统的动作。
有的数控系统还能够实现刀具组合的自动切换,即按照预定的加工工艺,自动切换到不同的组合刀具,如切割刀、钻孔刀、铣刀、插铣刀等,以满足不同零件加工的需要。
其次,机床上的切换刀具系统也是数控机床自动切换刀的原理的关键组成部分。
该系统主要由刀库、换刀机构和切换机构三个部分构成。
刀库是刀具的存放处,一般有多个库位,每个库位可以存放不同形状、不同材质、不同尺寸的刀具。
换刀机构用于抓取和移动刀具,常见的是机械手形式或机械吸盘形式。
切换机构则是将刀具固定在刀柄上,并将刀柄插入主轴锥孔,完成刀具切换。
第三,动力传递系统也是数控机床自动切换刀的原理的重要部分。
就是将刀具的旋转力和推进力传递给工件的系统。
机床上的动力传递系统主要有主轴系统、伺服系统和进给系统等。
刀具切换时,要保证新刀具与传动装置的同心度,防止工件被切割时产生偏差或异常,同时还需保证机床整体刚度和运动精度。
最后,机床的功能模块也是数控机床自动切换刀的原理的一部分。
不同于传统机床,数控机床在进行刀具切换时还需要考虑各种功能模块的配合。
例如,需要进行刀具校正或零点重置等操作,以保证工件的精度和加工质量。
综上所述,数控机床自动切换刀的原理要涉及到机床控制系统、切换刀具系统、动力传递系统和机床功能模块等方面的配合运作。
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。
毕业设计(论文)任务书课题信息:课题性质:设计□论文□课题来源:教学□科研□生产□其它□发出任务书日期:指导教师签名:年月日毕业设计开题报告摘要本设计主要是对数控机床换刀机械手的设计。
机械手的种类很多,在本次设计中机械手选用回转式双臂机械手。
此次设计主要是对数控机床换刀机械手手部进行设计,完成手部各参数的计算,以及液压传动系统中相关参数的计算和机械手中轴的计算,还有液压控制系统的设计。
它的主要动作是将机床主轴上的刀具与刀库或刀具传送装置上的刀具进行交换,其动作循环为:拔刀─新旧刀具交换─装刀。
回转式双臂机械手刀具交换装置具有换刀时间短、动作灵活可靠等.应用最为广泛。
本设计也在一定程度上简化了换刀机械手的结构,以方便数控机床换刀机械手的加工制造过程。
关键词: 数控机床;换刀机械手;手部设计ABSTRACTThe design mainly introduces the design of the robot about CNC machine tool change.Many different types ofrobots, in this designuserotaryrobotmanipulatorarms.Thedesign ofCNC machinetool changemainly onhandto designrobotsto completethe calculation ofthe parameters ofthe hand, and the hydraulic systemrelated parametersin thecalculation andthe calculation ofthe robotaxes, as well as hydraulic control systemdesign.Its mainaction isonthemachinetoolspindleandtoollibrary ortoolto sendthe toolexchangedevice, the movementcycleare:his sword——exchange ofold and newtoolloadedknife.Rotarytoolexchange devicemanipulatorarmswith thetool change timeis short,flexible movementand reliable. It has used widely.This designalways simplify thestructure ofthe robottool changera certainextent, CNC machine toolsto facilitate theprocessingrobottool changingprocess.Keywords:CNC machine tools; Robotictool changer; HandDesign目录1绪论111.1数控技术的基本概念111.1.1我国数控技术的发展概况111.1.2数控机床的组成及特点111.2数控技术的产生与发展121.3加工中心的概况121.3.1加工中心的定义121.3.2加工中心的组成131.3.3换刀机械手的发展现状131.3.4换刀机械手的类型151.3.5机械手设计的目的及意义161.3.6确定机械手设计方案172机械手手部的设计182.1机械手手臂和手爪的设计182.1.1手爪口的计算182.1.2手爪锁的设计与计算212.2弹簧的选择与设计232.3手爪的整体尺寸设计243液压传动系统设计253.1液压传动的概述253.2液压缸的设计273.2.1液压缸的载荷组成及计算273.2.2升降缸的设计283.2.3油缸壁厚的设计313.2.4油缸长度的确定313.2.5油口直径的计算313.2.6缸底厚度计算(缸底有油孔)32 3.3液压回转缸的设计333.3.1回转缸内径的计算333.3.2回转缸壁厚的计算353.3.3缸盖联接螺钉计算363.3.4动片输出轴联接螺钉计算374花键轴的设计384.1花键轴的计算384.1.1轴的材料选择384.1.2轴径的初步计算394.1.3花键轴的校核404.2轴承的选择414.2.1升降缸中轴承的选择414.2.2对于回转缸的轴承选择434.3法兰连接的选择434.4升降缸中(液压缸及活塞杆工作)密封元件43 5机械手液压控制系统设计445.1液压系统图的拟定445.2液压控制元件选用46结论48参考文献49致谢501绪论1.1数控技术的基本概念数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。
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。
如果定位和夹紧动作正常,推杆11与相应的触头12接触,发出信号表示换刀过程已经结束,可以继续进行切削加工。
数控机床的自动换刀装置摘要数控机床集中应用了计算机技术,电子技术,自动控制技术,传感测量,机械制造,等先进技术,是典型的机电一体化产品。
它的发展和应用开创了制造业的新时代,改变了制造业的生产方式,产业结构,管理形式,使世界制造业的格局发生了巨大的变化,促进了其他行业的生成和飞速发展。
刀具及自动换刀装置对加工时间有着重要的影响,自动换刀的快慢又影响了加工的时间,刀库的容量决定了刀具的数量,进而影响换刀时间和加工时间。
本文主要讲述数控机床的自动换刀机构。
关键词:发展趋势机构自动换刀刀库目录1、刀库 (1)1.1刀库的类型 (1)1.2刀库的容量 (1)1.3刀库的转位 (1)2、机械手 (2)2.1机械手的形式 (2)2.2机械手手爪形式与结构原理 (2)2.2.1机械手手爪形式 (2)2.2.2机械手结构原理及驱动机构 (2)3、自动换刀装置 (2)3.1刀具选择方式 (3)3.1.1顺序选刀 (3)3.1.2任选刀具 (3)3.2数控车床刀架 (3)参考文献 (5)1、刀库刀库是自动换刀装置的主要部件,其容量、布局以及具体结构对数控机床的设计有很大影响。
刀库的刀具定位机构是用来保证要更换的每一把刀具准确的停在换到位置上。
采用电动机或液压系统为刀库提供动力。
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。
1.1刀库的类型刀库的功能是储存加工工序所需要的各种刀具,并按指令将要用的刀具准确的送到换刀位置,并接受从主轴送来的已用刀具。
根据需求,刀库类型有多种(1)盘式刀具在盘式刀库结构中,刀具可以沿主轴轴向、径向、斜向安放,刀具轴向安装的结构最为紧凑。
在刀库容量较大时,可采用弹仓式结构,目前大量的刀库安装在机床立柱的顶面或侧面,也可安装在单独的基地上。
盘式刀库分径向、轴向两种取刀方式,其刀座结构不同。
此种刀库结构简单,适用于刀库容量较少的情况。
(2)链式刀库刀具容量比盘式的大,结构也比较灵活和紧凑,常为轴向换刀。
华中世纪星数控车床的基本操作1、机床主要技术参数介绍型号 CK6143(系统:华中世纪星HNC21/22T 前置刀架)规格φ430X1000Dmax=φ280mm轴类零件:Lmax= 610mm盘类零件: Dmax=φ430mm主轴转速范围:40~500r/min3400~2000r/min最大行程 X:260mmZ:1000主轴孔锥度 MT5#主轴内孔φ80mm刀架立式四工位(25X25)尾座内孔 MT4#2、机床面版介绍⑴、系统屏幕界面如图2-1所示,从右侧依次为DNC接口、LCD显示屏、十个软键为系统功能键切换键、MDI键盘和机床控制面板。
图2-1 系统屏幕界面⑵主要功能键如图2-1所示为十个软键为系统功能键切换键图2-2 十个软键为系统功能键⑶MDI键盘介绍在华中世纪星数控仿真系统里,它控制面板上的MDI 键盘的数据输入和菜单栏的功能选择可以通过鼠标点击面板上的按键,也可以通过电脑键盘上的按键替代控制面板上的按键输入字符。
①常用的编辑键:如图2-3所示Esc 退出键: 用于取消当前操作。
Tab 换档键: 用于对话框的按钮换档。
SP 空格键:用于空格的输入。
BS 删除键:用于删除光标所在位置前面的内容。
DEL删除键:用于删除光标所在位置后面的内容。
PgUp、PgDn翻页键:翻页和图形显示的缩放功能。
Alt 功能键:它是一个组合键,用它与其他的键组合成一些快捷功能。
UP 上档键:用于每个键上方的字符输入。
Enter 回车键:用于确认当前的操作。
地址/数字键用于字母、数字等的输入。
“”“”“”“”:用于光标的移动。
②机床操作面板键如图2-4所示,为操作人员控制机床运行的主要图2-4 为操作人员控制机床运行的主要 1)、机床工作方式选择键:如图2-5所示图2-5 系统工作方式的切换自动:用于程序的自动加工。
单段:用于程序的单段执行。
手动:用于工作台的手动进给。
由“+X”“-X”“+Z”“-Z”来控制进给轴和进给方向。
数控机床自动换刀装置及其控制研究一、本文概述随着现代制造业的飞速发展,数控机床作为重要的加工设备,其自动化、智能化水平的高低直接决定了生产效率与加工质量。
自动换刀装置(Automatic Tool Changer, ATC)作为数控机床的关键组成部分,其性能直接影响到机床的加工效率与灵活性。
本文旨在对数控机床自动换刀装置及其控制进行深入的研究,探讨其结构特点、工作原理、控制策略以及优化方法,以期为提高数控机床的整体性能提供理论支持和实践指导。
文章首先对数控机床自动换刀装置的基本概念和分类进行介绍,明确研究对象和范围。
接着,分析不同类型自动换刀装置的结构特点和工作原理,包括刀库类型、换刀方式、换刀时间等关键因素。
在此基础上,研究自动换刀装置的控制策略,包括换刀过程的控制逻辑、运动轨迹规划、故障检测与处理等。
同时,结合实际应用案例,探讨自动换刀装置在实际生产中的性能表现及优化空间。
文章对数控机床自动换刀装置的发展趋势进行展望,提出未来研究方向和建议。
通过本文的研究,旨在为数控机床自动换刀装置的设计、制造和应用提供有益的参考和借鉴,推动现代制造业的持续发展。
二、数控机床自动换刀装置概述随着制造业的快速发展,数控机床作为高精度、高效率的加工设备,其应用越来越广泛。
在数控机床中,自动换刀装置(Automatic Tool Changer,简称ATC)是一项关键技术,它能够在加工过程中自动更换刀具,从而大幅提高加工效率。
本章节将对数控机床自动换刀装置进行概述,包括其工作原理、主要类型以及发展趋势。
工作原理:自动换刀装置主要通过刀库和换刀机构两部分实现刀具的自动更换。
刀库负责存储多把刀具,而换刀机构则负责在需要时从刀库中选取合适的刀具,并将其安装到主轴上。
整个换刀过程由数控系统控制,确保换刀过程精确、快速。
主要类型:根据换刀方式和结构特点,自动换刀装置可以分为多种类型,如转塔式、盘式、链式等。
转塔式换刀装置通过旋转转塔来选取刀具,结构紧凑但刀具容量有限盘式换刀装置利用旋转刀盘进行刀具更换,刀具容量较大链式换刀装置则通过链条或传送带将刀具输送到指定位置,适用于大型数控机床。