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摘要：设计了一套由西门子S7-300 PLC 在数控加工中心刀具库转位自动选择的方案，阐述了设计要求，并根据要求进行方案设计，确定了PLC 输入和输出的地址分配、接线控制等，最后设计出梯形图并进行实物调试，经调试该设计方案能满足设计要求。
关键词：S7-300; PLC; 数控加工中心; 刀具库数控加工中心在加工工件时需要根据加工工艺的要求进行刀具库转位自动选择刀具。
由于数控加工中心在实际加工工件时多数采用任意转位自动选择刀具的方式，本文着重讨论S7-300 PLC 在数控加工中心刀具库控制中，采用任意转位自动选择刀具的设计应用。
经在实际加工中应用该方案，能有效地实现刀具库换刀准确的自动选择，具有良好的加工效率和加工精度。
1 设计要求刀具库选刀的原则是采用最近方向旋转，即根据程序指令把下一工序要用的刀具移到换刀位置时，都要向距换刀位置<180°的方向旋转，以减少换刀时间。
当选定刀具旋转到换刀位置时，刀具库转盘停止旋转，并由取放刀机械手进行换刀(图1)。
该设计中按钮SB0-SB7 分别为8 种供选择刀具的选择按钮;ST0-ST7 为各刀具旋转到位的行程开关，由霍尔元件构成;Q0.0-Q0.1 分别为到位指示灯和换刀指示灯;Q0.2-Q0.7 用来控制步进电机的驱动器。
2 硬件设计根据设计方案要求，该数控加工中心刀具库转位控制选择需要16 个输入端和4 个输出端，在保证稳定的性能和以后升级改造需要的前提下，我们采用西门子公司的S7-300 CPU314C-2DP 和众为兴技术有限公司Q2-BYG403BM 二相步进驱动器进行控制设计。
CPU314C-2DP 是一个用于分布式结构的紧凑型CPU，内置24 个数字量输入(所有输入都可用作中断处理)和16 个数字量输出，以及4 个模拟量输入和2 个模拟量输出，足以满足该设计及以后升级改造的需求。
Q2-BYG403BM 二相步进驱动器，可驱动二相四、六、八线混合式42、56、85、86 系列步进电机。
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。
加工中心刀库的设计与控制研究计划怎么写一、研究背景和意义加工中心刀库是现代机械加工领域中非常重要的组成部分。
随着制造业的发展，加工中心刀库的设计与控制对于提高生产效率、保证加工质量、降低生产成本等方面具有重要意义。
本研究旨在探讨加工中心刀库的设计与控制方法，为实际生产提供理论支持。
二、研究现状和文献综述目前，国内外对于加工中心刀库的设计与控制研究已经取得了一定的成果。
在刀库设计方面，研究者们关注于刀库的结构设计、选型依据、布局优化等方面。
在刀库控制方面，研究者们致力于开发更加高效、准确、稳定的控制算法，如基于PLC的刀库控制、基于运动控制卡的刀库控制等。
然而，仍存在一些问题尚未解决，如刀库的可靠性、安全性、易维护性等方面的提升。
三、研究目的和研究内容本研究旨在解决加工中心刀库设计与控制中存在的问题，提高刀库的性能和质量。
研究内容包括以下几个方面：1. 刀库结构设计：根据加工需求和实际生产条件，设计适合的刀库结构，包括刀具存放方式、刀具数量、刀具交换装置等。
2. 刀库选型依据：分析不同类型刀库的特点，结合实际生产需求，提出刀库的选型依据，包括刀库的容量、布局、使用寿命等方面。
3. 刀库控制算法：根据实际生产需求，设计适合的刀库控制算法，包括刀具的选择、交换、归还等操作的控制流程和逻辑。
4. 刀库可靠性分析：分析刀库在使用过程中可能出现的故障和问题，提出相应的解决方案和措施，提高刀库的可靠性和稳定性。
5. 实验验证：根据研究内容，设计并实施实验，验证所提出的设计与控制方法的可行性和有效性。
四、研究方法和实验计划本研究将采用理论分析和实验验证相结合的方法进行。
首先，通过文献综述和市场调研，了解当前刀库设计与控制的现状和存在的问题。
然后，根据实际生产需求，提出适合的设计与控制方案。
最后，通过实验验证所提出方案的可行性和有效性。
五、预期成果和创新点本研究预期能够提出一种适合实际生产的加工中心刀库设计与控制方案，提高刀库的性能和质量。
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。
加工中心刀库操作方法
加工中心刀库操作方法大致如下：
1. 打开机床电源，启动机床。
2. 进入加工中心的控制界面，在界面中选择“刀具管理”等相关功能选项。
3. 选择对应的刀具库，进入刀具库管理界面。
4. 在刀具库管理界面中，可以进行切削工具的添加、修改、删除等操作。
例如添加工具，需先选择加工类型，输入工具型号、长度、直径等参数，并进行检查确认。
5. 完成切削工具的添加后，可以通过查询和浏览方式进行工具的选择和使用。
6. 需要更换刀具时，先停止机床运行，然后选择相应的工具进行更换。
注意安全操作，防止误操作和事故发生。
7. 在操作完毕后，关闭刀具库管理界面，然后关闭机床电源。
总之，加工中心刀库操作需要严格按照操作规程进行，保障安全、稳定和高效的加工质量。
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，在确定了整体设计⽅案后，运⽤UG对整个盘式⼑库进⾏了实体建模和运动仿真分析。
分析结果显⽰，整个系统⽆⼲涉，且整体运⾏平稳。
运⽤ ANSYS 对系统的关键部件进⾏了受⼒和变形分析。
结果显⽰：系统关键部件设计合理，变形量在设计范围之内。
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。
本⼑库传动部分分两级减速，⼀级传动部分采⽤直齿轮减速装置，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。
关键词：加⼯中⼼；⼑库；数控加⼯AbstractSince the 1990s, CNC machining technology has been rapidly gaining popularity and development. As a new era of high-speed machining center CNC machine tools represent, have been widely used in the field of machine tools. Automatic tool changer magazine seems to have gone beyond the development of CNC machining centers supporting its role in the field of its unique technology developed to meet the machine precision, high efficiency, high reliability and multi-task complex concepts such unique products. Magazine as a processing center one of the most important parts, and its development is also directly determines the machining center.In this thesis, completed the disc magazine's overall design, transmission design, structural design, in determining the overall design, the use of UG to the entire disc magazine conducted a physical modeling and motion simulation analysis. The results showed that the system without interference and the overall smooth operation. Using ANSYS on the system key components of stress and deformation analysis. The results showed that: the system key component design is reasonable, the amount of deformation in the design range. This magazine in CNC machining center is widely used, its tool change process is simple, tool change time is short, high positioning accuracy; overall structure is simple, compact, accurate and reliable; easy maintenance, and low cost. The magazine drive part of two deceleration, a transmission part adopts straight gear reduction, two transmission part adopts worm gear unit, such a design can improve the output shaft of the transmission smooth performance, that is, raising the cutter smooth operation sex. The magazine full loaded knife 24, the use of single-ring arrangement emissions.Keywords: machining centers; magazine; CNC machining⽬录摘要 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
加工中心刀库plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解加工中心刀库的基本工作原理，掌握PLC在刀库控制中的应用；2. 使学生掌握刀库PLC程序的编写方法和调试技巧，能够独立设计简单的刀库控制程序；3. 帮助学生了解加工中心刀库的安全防护知识，提高在实际操作中的安全意识。
技能目标：1. 培养学生运用PLC进行刀库控制系统的设计和编程能力；2. 培养学生分析并解决刀库控制过程中可能出现的问题的能力；3. 提高学生在实际操作中运用工具、仪器和设备进行刀库调试的技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对加工中心刀库PLC控制技术的兴趣，激发学生主动学习的热情；2. 培养学生的团队合作意识，使学生能够在项目实践中相互协作、共同进步；3. 增强学生的工程意识，使学生认识到刀库PLC控制在工业生产中的重要性，培养学生的职业责任感。
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。
课程以实践操作为主，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力，为我国制造业培养高素质的技术人才。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 加工中心刀库工作原理及PLC控制基础- 引导学生了解加工中心刀库的结构及其工作原理；- 讲解PLC在刀库控制中的应用，介绍常用的PLC指令及其功能；- 指导学生阅读教材相关章节，巩固PLC基础知识。
2. 刀库PLC程序设计与编程技巧- 介绍刀库PLC程序设计的基本流程和方法；- 通过实例分析，讲解编程技巧，使学生能够独立设计简单的刀库控制程序；- 组织学生进行编程实践，巩固所学知识。
3. 刀库PLC控制系统调试与安全防护- 讲解刀库PLC控制系统的调试方法，分析调试过程中可能遇到的问题及解决方案；- 强调刀库操作中的安全防护措施，提高学生的安全意识；- 组织学生进行刀库调试实践，培养实际操作能力。
教学内容按照教材章节进行安排，结合课程目标，确保科学性和系统性。
加工中心三菱操作集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]一、操作面板二、软件界面键盘及功能键介绍功能键说明： MONITOR –为坐标显示切换及加工程序呼叫 TOOL/PARAM –为刀补设置、刀库管理（刀具登录）及刀具寿命管理 EDIT/MDI –为MDI运行模式和程序编辑修改模式 DIAGN/IN-OUT –为故障报警、诊断监测等 FO –为波形显示和PLC梯形图显示等三、机械操作面板四、常用操作步骤 (一）回参考点操作先检查一下各轴是否在参考点的内侧，如不在，则应手动移到参考点的内侧，以避免回参考点时产生超程；选择“原点复归”操作模式，分别按-X 、+Y 、 +Z 轴移动方向按键选择移动轴，此时按键上的指示灯将闪烁，按“回零启动”按键后，则 Z 轴先回参考点，然后X 、 Y 再自动返回参考点。
回到参考点后，相应按键上的指示灯将停止闪烁。
（二）步进、点动、手轮操作选择“寸动进给”、“阶段进给”或“手轮进给”操作模式；按操作面板上的“ +X ”、“ +Y ”或“+Z ”键，则刀具相对工件向 X 、 Y 或 Z 轴的正方向移动，按机床操作面板上的“－X ” “ -Y ”或“－Z ”键，则刀具相对工件向 X 、 Y 或 Z 轴的负方向移动； (二)点动、步动、手轮操作如欲使某坐标轴快速移动，只要在按住某轴的“＋”或“－”键的同时，按住中间的“快移”键即可。
“阶段进给” 时需通过“快进修调”旋钮选择进给倍率、“手轮进给” 时则在手轮上选择进给率。
在“手轮进给” 模式下，左右旋动手轮可实现当前选择轴的正、负方向的移动。
（三）MDI 操作使用地址数字键盘，输入指令，例如：G91G28Z0 ； G28X0Y0 ；输入完一段或几段程序后，点“ INPUT/CALC ”键确认，然后点击机械操作面板上的“循环启动”按钮，执行 MDI 程序。
选择操作面板上的“手动资料”操作模式，再按数控操作面板上的“ EDIT/MDI ”功能键，机床进入 MDI 模式，此时 CRT 界面出现 MDI 程序编辑窗口。
