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铝塑型材加工中心自动换刀及进给装置本科学位论文

铝塑型材加工中心自动换刀及进给装置本科学位论文
铝塑型材加工中心自动换刀及进给装置本科学位论文

1前言

1.1选题背景及意义

1.1.1国内外研究现状

铝塑复合型材是由铝合金型材与塑料型材通过特殊的设备复合而成。铝塑型材具有质量轻、易加工、强度好、外观艳丽、耐老化性、耐腐蚀性、耐低温性等特性,是其他材料不可比拟的[1]。铝塑门窗以其独有的节能优势和良好性能,受到世界各国的普遍重视。目前奥地利、德国的塑窗普及率在50%以上,英法在30%左右。我国自20世纪80年代引进塑钢门窗以来,经过消化吸收,生产技术逐渐成熟,为其发展提供了物质条件,国家建设部也将塑钢门窗指定为绿色节能产品[2,3]。我国塑钢门窗型材生产线虽然很多,但塑钢门窗的加工组装设备多为手动、单机或半自动机械,其生产效率和质量稳定性不高,在一定程度上制约了塑料门窗的发展。通过对铝塑型材的研究,对进一步提高我国铝塑型材加工技术的水平,充分发挥设备的能力,开发新产品,提高产品质量和生产效率,节能降耗,降低成本,提高企业的经济效益和社会效益都将起到积极作用。

工业发达国家对于自动换刀装置的研究,起始于上世纪70年代并获得迅速发展。1983年,国际标准化组织制定了数控刀具锥柄国际标准,自动换刀装置形成了统一的结构模式。目前奥地利、德国、韩国、日本、意大利等国家,都将自动换刀装置成功应用到了高端加工中心。例如德国CHIRON公司生产的FZ08W和FZ08S加工中心,采用机械手换刀,刀库布置在主轴的周围并可随主轴一起移动,且每把刀具配有一套换刀机械手,其刀对刀换刀时间只需0.5 s,切削对切削换刀时间仅为1.5 s[4]。

我国相比工业发达国家,对加工中心的研究起步较晚,因此对自动换刀装置的研究也相对落后。从上世纪80年代起,北京机床研究所、大连组合机床研究所、沈阳机床集团、大连机床集团、济南第一机床厂等,先后对自动换刀装置开展了研究与开发。目前,国内外采用的数控机床刀库主要分为[5-7]:转塔式、圆盘式、链式刀库等形式,采用的执行刀库和主轴之间换刀动作的机械手,主要分为以下几种类型:单臂机械手、双臂机械手、带送刀臂、摆刀站和换刀臂的机械手。

1.1.2 选题的目的及意义

带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进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。换刀装置主要作用在于减少加工过程中的非切削时间,提高生产率,降低生产成本。换刀过程较为复杂,动作多,动作间的协调关系多,因而自动换刀系统性能直接影响加工效率的高低。

铝塑型材加工中心能最大限度地提高设备利用率,即将非生产时间减到最低限度,而缩短非生产时间的最重要措施之一是缩短加工中的换刀时间。自动换刀装置是数控机床的重要执行机构,它通常是由刀库和机械手组成,具有很高的加工精度。机械手的动作来实现对加工中心的换刀,完全实现了自动化控制,大大缩短了辅助时间,提高了加工效率。

1.2铝塑型材加工中心概述

1.2.1铝塑型材的特点

铝塑型材具有节能、环保、隔热保温性能好等诸多优良特性,并且被列为国家建筑节能的重点推广材料,倍受人们欢迎。铝塑型材具有轻质高强、尺寸稳定、密封性能好、耐腐蚀、不易老化等特点。用它做门窗材料可以很好的防尘,防水[8]。铝塑型材大多都是多腔结构,使其具有优良的隔音性,可以有效的阻断室外噪音,保持室内安静。此外,铝塑型材还具有经济美观,性价比高的特点。实践已经证明, 铝塑复合型材能够最大限度的结合和发挥塑料异型材和铝型材的优点, 在抗老化、抗紫外线、装饰性、保温性、气密性、水密性等方面都占据优势地位,可满足人们日益增长的物质文化需求, 给现在的门窗加工业带来新的生机与活力[9]。

1.2.2铝塑型材加工中心的发展

我国塑钢门窗型材生产线虽然很多,但塑钢门窗的加工组装设备多为手动、单机或半自动机械,其生产效率和质量稳定性不高,在一定程度上制约了塑料门窗发展。近几年通过对铝塑型材的研究,开发出一系列生产高效,节能降耗的设备。各种铝塑型材加工设备也不断涌现,像铝塑型材切割锯床,铝塑型材铣削,铝塑型材双角锯,铝塑型材加工中心及数控双头切割锯床等设备[10,11]。加工中心由于它的高自动化,高效化,在这些众多设备中脱颖而出,受到大多数消费者的喜爱。

1.3 铝塑型材加工中心自动换刀装置

1.3.1加工中心自动换刀的类型

自动换刀装置是指能够自动完成主轴与刀具储存位置之间刀具交换的装置。ATC 的主要组成部分是刀库、机械手和驱动装置。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。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[12]。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[13]。

刀库是存储刀具的装置,常见的刀库主要有转塔式刀库,盘式刀库,如图1.1所示,链式刀库[14]。

图1.1 盘式刀库

转塔式刀库所有刀具固定在同一转塔上,没有换刀臂,储刀数量有限,通常为6~8把。一般只用于轻便而简单的机型,常见于车削中心和钻削中心[15]。盘式刀库的刀具有沿盘面垂直排列、盘面径向排列或成锐角排列几种形式,它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,刀具数量一般不多于32把。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,所占的空间比较小。一般刀具数量在30~120把,其转动惯量不像盘式刀库增加的那样大[16]。

1.3.2 铝塑型材加工中心换刀装置的形式

自动换刀装置作为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,常见的铝塑型材加工中心刀库容量一般为6至12把,少数产品刀库容量达到24把[17]。铝材对刀具磨损较小,不需要频繁刃磨和更换。铝型材加工特征主要是孔和各种形状的槽,所用刀具主要是钻头、立铣刀,少数需要机用丝锥。因此铝型材加工不需要准备太多种类刀具,刀库容量也不需要太大,所以该铝塑型材加工中心刀库容量为6把,采用刀库结构简单紧凑,单环排列的盘式换刀方式。

1.3.3加工中心进给装置的形式

机床的性能在很大程度上取决于进给传动方式的定量和定性的特征。目前,常用的进给传动机构主要有滚珠丝杠驱动,齿轮齿条驱动和直线电动机驱动几种形式。滚珠丝杠具有高精度,高效率,高刚度和无间隙等优点。目前,滚珠丝杠进给方式在加工中心中得到了广泛应用。但传统上由于滚珠丝杠的加工工艺,弯曲变形,热伸长以及高速抖动等因素的制约,其行程一般控制在6m以内,行程大于6m通常采用齿轮齿条传动机构[18],大行程情况下齿轮齿条传动机构的应用很广泛。

2总体设计方案确定

2.1自动换刀装置的原理与过程

2.1.1换刀原理简介

加工中心自动换刀装置一般分有机械手和无机械手两种形式,加工中心的自动换刀装置一般采用由机械手换刀方式,它由机械手把刀具送到主轴上,再把主轴上已经用过的刀具送回到刀库上,换到时间短,但机械结构复杂。而无机械手换刀方式是直接刀库与主轴之间进行自动换刀。因为没有机械手,所以换刀结构简单,换刀时首先将用过的刀送回刀库,再从刀库中取出新刀具,这两个动作不能同时进行,换刀时间较长。但是,刀库回转是在非切削时进行的,因此可以避免刀库回转时的振动对加工精度的影响。无机械手换刀方式适用于40号以下刀柄的小型加工中心[19]。

2.1.2换刀过程

加工中心换刀过程,如图2.1所示。

图2.1盘式加工中心换刀过程

(1)如图2.1a所示,首先刀库从当前位置旋转到1号刀具所在的位置。

(2)如图2.1b所示,主轴下降至Z轴换刀点,同时主轴准停。

(3)如图2.1c所示,刀库向前移动,主轴松刀,把1号刀具送入刀库的1号刀座。

(4)如图2.1d所示,主轴松刀,1号刀具落入刀库原来位置,然后主轴上升。

(5)如图2.1e所示,刀库旋转,将新刀2号刀具旋转到刀库当前位置。

(6)如图2.1f所示,主轴下降到2号刀所在位置,同时主轴上的刀具夹紧装置把2号刀夹紧。

(7)如图2.1g所示,刀库退回到原来位置,换刀过程结束。

2.2自动换刀装置的参数

此次设计的自动换刀装置的具体参数为:

(1)刀具库:6刀位、可自动换刀;

刀柄类型:BT30;刀具最大安装长度:135mm

纵向行程(X轴):2000mm

X轴运行速度:0—30m/min

(2)自动高速加工各种不同形状的光孔、螺孔、异形孔槽、

刻字等,具有良好的柔性加工性能;

(3)装配图及其零件图绘制符合国标。

自动换刀装置设计中初步确定自动换刀装置的设计参数,然后确定自动换刀装置的形式,因为铝塑型材加工过程中不需要太多刀具确定刀库容量为6把,再确定刀库的形式,对刀库的结构进行设计,其中要估算刀库驱动转矩及选定电机,并对刀库驱动转矩进行校核,然后确定刀具的选择方式,刀具的定位及松夹以及换到机械手的形式。

2.3自动换刀方式的确定

考虑到此次所设计的是小型加工中心,主要用于加工铝塑型材各种不同形状的光孔、螺孔、异形孔槽、刻字等,所以所需刀具较少,刀库容量较小,无须过多考虑换到时间的长短,并且采用的是30号刀柄,所以经过综合考虑,刀库选用无机械手换刀方式。因为所设计的加工中心主要用来加工孔和平面等,不必在到库里放太多刀具,所以选用刀库容量较小,结构简单紧凑,刀库转位,换刀方便易控制的圆盘式刀库。

2.4刀库的总体布局

本次设计的铝塑型材加工中心由于采用的是标准的精密数控工作台,所以选用刀库放在立柱侧面的横梁上,此结构比较简单,而且不会发生干涉现象,在立柱的左边安装一横梁,在横梁上安装导轨,在导轨上面安装滑座,将刀库安装在滑座上,通过刀库沿横梁移动到主轴端,由主轴来实现自动换刀。

刀库的总体布局图,如图2.2所示。

图2.2刀库的总体布局

3 传动装置的设计与校核

3.1 电动机的选择

电机的选择有如下原则:

(1)根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、调速、反转等要求选择其类型。所选电动机容量应留有余量,负载率一般在0.8-0.9之间,过大的备用余量会使电动机效率降低。

(2)根据使用场所的环境条件,如温度湿度灰尘和腐蚀等考虑必要的保护方式,选择电机的结构形式。

(3)根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁情况等要求,考虑电动机的温升控制、过载能力、启动转矩和转子电动机的容量,并确定电动机的冷却通风方式。

(4)根据企业电网的电压标准和对功率因素的要求确定电动机的电压等级和类型。

(5)生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求以及机械减速机构的的复杂程度,选择电动机的额定转速。除此以外,电动机还必须符合节能要求,考虑运行可靠性[20]。

交流伺服电动机是近几年发展起来的一种高效能的主轴驱动电动机。其工作原理与交流伺服进给电动机相同,但其工作转速比一般的交流伺服电动机要高。交流伺服电动机可以实现主轴在任意方向上的定位,并以很大的转矩实现微小的位移,精度极高。

刀库的回转驱动电机的选择时, 须考虑由摩擦引起的负载转矩和各负载的转动惯量考虑到加工中心对电机精度的要求,本次设计采用交流伺服电动机。

假设传动系统总效率为0.8,则电动机的功率应该为:

η/MAX P P ==1.0/0.8=1.125(kw )

电动机的选择:基于加工要求及性价比的综合比较,选择BONMET 电机制造有限公司SM130型交流伺服电机。

其具体参数如表3.1所示:

表3.1交流伺服电机参数 电机型号

SM 130-040-25LFB 功率(Kw )

1.5 额定转矩(Nm )

4 额定转速(Rpm )

1500 额定电流(A )

4.0 转子惯量(Kgm 2)

0.85×10-3 机械时间常数(Ms )

3.75

3.2 齿轮传动的计算

3.2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数

(1)选用直齿轮

(2)加工中心为一般工作机器且轻质载荷,故选用7级精度(GB10095-88)

(3)材料选择,选择小齿轮材料为40r C (调质),硬度为280HBS ,大齿轮材料为45钢(调质)硬度为240HBS ,二者材料的硬度差为40HBS 。

(4)选小齿轮齿数1z =28,传动比为i = 4,大齿轮齿数2z = 4×28=112。

3.2.2按齿面接触强度设计

由设计计算公式(3-1)进行试算,即

t d 1≥2.32321)]

[(1H E d Z u u KT σ±?Φ (3-2)

(1)确定公式内的各计算数值

1)试选载荷系数t K =1.3。

2)计算小齿轮传递的转矩。

1T ==?1

15105.95n P ()mm N ??=??351077.614101105.95 3)由表选取齿宽系数d Φ= 1。

4)由表查得材料的弹性影响系数E Z = 189.82

1a MP 。

5)由表10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限1lim H σ=600a MP ;大齿轮的接触疲劳强度极限2lim H σ=550a MP 。

6)由式10-13计算应力循环次数。

1N = 60h jL n 1 = 60?1410?1?(2?8?365?8)= 1.441?910

2N =75

.510441.19?=0.251?910 7)由图10-19取接触疲劳寿命系数1HN K =0.95;2HN K =0.96。

8)计算接触疲劳许用应力。

取失效概率为100,安全系数S = 1,由下式得

[H σ]1=S

K HN 1lim 1σ=0.95?600a MP =570a MP [H σ]2=

S K HN 2lim 2σ=0.96?550a MP =528a MP (2)计算

1)试算小齿轮分度圆直径t d 1,代入[H σ]中较小的值。

t d 1≥2.32321)]

[(1H E d Z u u KT σ+?Φ =2.32323)528

8.189(41411077.63.1+??? =26.08mm

由于机床实际的尺寸关系,这里小齿轮的分度圆直径取为t d 1=70mm 。

2)计算圆周速度v 。

v=10006011??n d t π=75.01000

6051428=???π(s m ) 3)计算齿宽b 。

根据机床经验公式,齿宽为模数的6~8倍,这里模数先试取2.5,故b=(6-8)m 这里取b=25mm 。

4)计算齿宽与齿高之比h

b 。

模数 t m =1

1z d t = 70/28= 2.5 (mm) 齿高 h = 2.25t m = 2.25?2.5 = 5.63( mm)

h

b = 45.463.525= 5)计算载荷系数。

根据v = 0.75s m ,7级精度,由图查得动载系数v K = 1.06 ;

直齿轮,αH K =αF K =1

由表查得使用系数A K =1.25;

由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,βH K =1.420。 由h

b = 4.45, βH K =1.420查图得βF K =1.35;故载荷系数 K =A K v K αH K βH K =1.25?1.06?1?1.420 = 1.8815

6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(3-2)得:

1d =t d 13t

K K (3-2) 1d =70?33

.18815.1=79.181(mm) 7)计算模数m m = 1

1z d =28181.79 = 2.8(mm) 3.2.3按齿根弯曲强度设计

由式(3-1)得弯曲强度的设计公式为

m ≥3

211)]

[(2F Sa Fa d Y Y z KT σΦ (3-3)

(1)确定公式内的各计算数值

1)由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1FE σ=500a MP ,大齿轮的弯曲强度极限2FE σ=380a MP 。

2)查图取弯曲疲劳寿命系数1FN K =0.85,2FN K =0.88;

3)计算弯曲疲劳许用应力。

取弯曲疲劳安全系数S=1.4,

[F σ]1=S

K FE FN σ (3-4) 由式(3-4)得:

[F σ]1=S K FE FN 11σ=4

.150088.0?=314.29(a MP ) [F σ]2=

S K FE FN 22σ=4.138090.0?=244.29(a MP ) 4)计算载荷系数K 。

K=A K v K αF K βF K =1?1.08?1?1.35

=1.458

5)查取齿形系数。

由表格查得 1Fa Y =2.65;2Fa Y =2.226。

6)查取应力校正系数。

由应力校正系数表查得 1Sa Y =1.58;2Sa Y =1.764。

7)计算大、小齿轮的]

[F Sa Fa Y Y σ并加以比较。 1

11][F Sa Fa Y Y σ=57.30358.165.2?=0.013 2

22][F Sa Fa Y Y σ=86.238764.1226.2?=0.016 大齿轮的数值大。

(1)设计计算

m ≥32

4016.028110948.9458.12????? =1.95 (mm)

故可知上面所预选的模数m=2.5符合设计要求。

1z =m d t 1=5

.270=28 大齿轮齿数 2z =4?28=112。

3.2.4几何尺寸计算

(1)计算分度圆直径

1d =1z m=28?2.5=70 (mm)

2d =2z m=112?2.5=280 (mm)

(2)计算中心距 a=2

21d d +=228070+mm = 175(mm) (3)计算齿轮宽度

根据机床实际设计取值,取1B =25mm,2B =20mm 。

3.3 涡轮蜗杆的设计

(1)选择蜗杆传动类型

根据设计要求参数,查手册GB/T10085-1988的推荐,选用渐开线蜗杆(ZI )传动。

(2)选择材料

考虑到蜗杆传动的功率不大,速度要求不高,所以蜗杆用45钢;因为希望效率高些,耐磨性好些,所以蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45-55HRC 。涡轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约贵重的有色金属,只需齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。

(3)按齿面接触疲劳强度进行设计

根据闭式蜗杆传动的设计原则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。由式(3-5),传动中心距

[]232)(

H E Z Z KT a σρ≥ (3-5)

1)确定作用在涡轮上的转矩T 2 按Z 1=2,取传动效率η=0.8,则

T 2=9.55×106154008.011055.9612

1???=i n P η=286500(mm N ?) 2)确定载荷系数K

因为工作载荷系数比较稳定,所以取载荷分布不均系数K β=1,查表选取使用系数K A =1.15,由于冲击不大,可以取动载系数K V =1.05;则

K=K A K V K β=1.15×1×1.05≈1.21

3)确定弹性影响系数Z E

因为选用的是铸锡磷青铜涡轮和钢蜗杆相匹配,所以Z E =160MPa ?

4)确定接触系数ρZ 先假设蜗杆分度圆直径d 1和传动中心距a 的比值

32.01=a

d 5)确定许用接触应力[σH ]

涡杆螺旋齿面硬度>45HRC ,可从表中查的涡轮的基本许用力[]'H σ=268MPa 。 应力循环次数N=60jn 2L h =60×1×400/15×12000=1.92×107 寿命系数 K HN =9217.01092.1108

77

=? 则[σH ]=K HN ·[]'H σ=2472689217.0=?(MPa )

6)计算中心距

39.10928650022470.316021.13=???

? ????≥a (mm) 取中心距mm a 125=,由Z 1=2,模数mm m 4=,分度圆直径d 1=40mm ,这时32.0125

401==a d ,查的接触系数9.2'=ρZ ,因为ρρZ Z <',所以以上计算可用。 (4)蜗杆与涡轮的主要参数与几何尺寸

1)蜗杆

轴向齿距mm P a 56.12=,直径系数104

401===m d q ,分度圆导程角''36'1811 =γ,

2.010

2tan 111====q z d mz γ,21=Z ,轴向齿厚mm m S a 28.621=?=π, 齿顶圆直径482401=?+=*m h d a a (mm),

齿根圆直径()5.31211=+-=*c m h d d a f (mm)。

2)涡轮齿数312=Z ,验算传动比5.152

3112===

Z Z i ,变位系数5.0-=x ,传动比误差为 3.315155.15=-,是允许的。 涡轮分度圆直径12431422=?==mz d (mm)

涡轮齿根圆直径()4.11442.12124222=??-=-=f f zh d d (mm)

涡轮喉圆直径()132421242222=?+=+=a a h d d (mm) 涡轮喉母圆半径59132211252122=??

? ???-=-=a g d a r (mm)

4 典型零件的设计与选型

4.1刀盘轴的设计

本次所设计的加工中心所用的标准刀具型号为BT30,锥度7:24,根据标准GB10944查的刀具的尺寸,大端直径mm D 75.31=,刀柄最大直径为50mm ,长度mm L 7.48=,所以刀盘上刀套孔直径为50mm ,为满足要求保证换刀准确可靠,取刀具之间间隔为76mm ,则按照要求安装6把刀所需刀盘直径为

()24067650=?+=π

D (mm) 此次设计的刀盘和支撑体是一个整体,所以支撑体的设计可以按照轴的设计来进行,按按扭转强度条件来设计计算,如公式(4-1)所示,

[]ττ≤?==

362.01055.9d n P W T T T (4-1)

式中:τ——扭转切应力,单位MPa ;

T ——轴所受的扭矩,单位N.mm ;

W r ——轴的扭转截面系数,单位mm 3;

n ——轴的转速,单位r/min ;

P ——轴传递的功率,单位Kw ;

d ——计算截面处轴的直径,单位mm ;

[τ]——许用扭转切应力,单位MPa 。

有上式可得轴径的计算公式(4-2):

30n

P A d ≥ (4-2)

此次设计采用空心支撑体转动,选取材料为45钢并进行调制处理,式中1100=A 。代入数据得mm d 120=,mm d 951=。

加工中心自动换刀功能及编程

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

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

数控加工中心自动换刀系统设计

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

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

数控加工中心自动换刀系统

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。

加工中心自动换刀

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)

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

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

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

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

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

加工中心自动换刀

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模拟B卷答案

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

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

加工中心中级理论题及答案

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

加工中心刀具的识别与自动换刀

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。

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