盘式刀库的选刀控制设计

合集下载

加工中心自动换刀系统设计(盘式)

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

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………………………………………………

圆盘凸轮式刀库的原理及应用

一

,前言

在现代工业加工过程中,随着劳动力密集型向

技术密集型加工方式转变,普通铣床正逐渐被加工

中心所替代.由于加工工件的形状,工序复杂,换

刀的效率问题越来越多地被关注,而使用刀库成了

解决此问题的最佳途径.在小型加工中心由于成本

控制及安装位置等原因不可能使用链式刀库或大型

换刀机构的背景下,斗笠式与圆盘凸轮式刀库就登

上了舞台,本文将对圆盘凸轮式刀库的原理和应用

作详细介绍.

=,圆盘凸轮式刀库的工作原理

从原理上讲,圆盘凸轮式刀库(以下简称圆盘

刀库)效率有很大提高.

首先,在机床处于切削工作状态下,可以正

常寻找下个工序需要使用的刀具,在找到下个工

序所需刀具后,刀库将等待程序命令更换刀具,

而不是在得到更换命令后进行找刀动作,实现了

加工找刀同时进行.

其次,换刀过程中,换刀机构由安装在同一旋

转体上的两端且方向相反安装的刀爪并由内置凸轮

传动副完成换刀任务.由于简化了更换装置,只要

换刀电机旋转一周就能完成从取新刀到放回旧刀的

所有动作,刀具更换速度上有很好的提高.

再次,刀具更换过程中,主轴只需一次旋转定

位与上下定位,简化了进给轴运动,这也是提高效

率的有效手段.

以下就换刀原理作详细解释.换刀控制的概

念,总体包括上位机控制,主轴定位和电气,机械

传动三大部分.它主要关注系统的实时控制特性,

文/薛松上海开通数控有限公司(200233)

薛松(798o~)男2003年毕业于上海大学a动亿系200 至今I作于上海开通数控有限公司

具体包括同步传动,准确定位,高速准确换刀笃

四轴机床盘式刀库PLC程序的设计

，
对刀库 P L C 程序进行设计
刀
。
根据输入的数据计算出是否符合安全换刀的条件
把结果传
关键词
：
盘式刀库
：
；
四轴加工中心
；
换刀安全
：
；
F ANUC 0 I M C
：
中图分类号
TG659
文献标识码
A
文章编号
10 0 9
—
9492
(2 0 0 8 )
＃１０＝Ｏ＃４００３ＭＯ５
判断当前主轴上
保存当前的模态主轴停止返回换刀点如果存在刀具碰图１使用ＤＣＳＨＢ指令的梯形图
ＧＯＧ９ＯＯＯ１Ｇ３Ｚ
Ｉ【１０Ｅ】ＧＴ１Ｆ＃０２Ｑ１ＯＯ０
一
张刀具表
，
5 ) 刀
臂下降
、
旋转
18 0
。
，
然后上升回到扣刀点
；
它有两栏
刀号
，
一
，
栏是刀套号
一
，
栏是对应刀套号的当前程序
，
6 ) 主轴紧刀 7 ) 刀 8 ) 刀

盘式刀库随机换刀的程序设计(FANUC系统)

关键字：自动刀具交换装置（ATC）；随机换刀；数据刷新；

摘要：采用PLC控制程序和宏程序（固定换刀循环程序）组成的两部分完成复杂的刀库随机换刀控制程序是比较有效的方法。

机床是制造机器的机器，机床工业的技术水平决定着装备制造业乃至整个国民经济的技术水平。马克思在《资本论》中有一段论述："大工业必须掌握这特有的生产资料，即机器的本身，必须用机器生产机器。这样，大工业才能建立起与自己相应的技术基础，才得以自立"。我国数控技术及其数控机床设备在各工业部门中应用的整体水平与工业发达国家相比还有一定差距。为了实现"十一五"规划的发展目标，进一步发展我国的装备制造业，加快机床的数控化，对各行各业尤其对于加工批量零件、关键零件和形状复杂零件的行业，如航空、电力、船舶、模具制造业等都具有十分重要的意义。

数控机床尤其是加工中心的PLC控制程序设计是比较复杂的。因为加工中心自动换刀的控制程序是一个比较复杂的控制过程。按自动换刀方式通常可以分为随机换刀和固定换刀两种方式。如图1，圆盘式刀库是ATC随机换刀典型的形式之一。其换刀机构（ATC）通过凸轮机构来完成整个换刀过程。换刀的动作过程准确可靠，是一种被经常采用的刀库。

在链式、盘式或箱式刀库程序设计时，通常可以将刀具交换

分为两个步骤，T命令主要完成搜索刀库中的刀具，M命令

完成刀具的交换，使主轴上更换新的刀具。因此，刀具交换

实际上就是指搜索和交换目标刀具。随机换刀是一个非常复

杂的逻辑控制过程。它只对刀具进行编码而不对刀套进行编

码，刀具在刀库中的位置是随机的。理想的随机换刀控制通

圆盘机械手刀库工作原理及自动控制研究

在机械手换刀的加工中心上，为了在刀库中找到需要的刀具，需要建立随机刀具表，以表明刀具在刀套上的安装位置。在 FANUC 系统中，随机刀具表的数据一般存储在 PMC 的数据寄存器 D 中。一般将主轴对应的刀具号的存储地址设定为 D100，刀库中 1 号刀套对应的刀具号存储于 D101 中，2 号刀套对应的刀具号存储于 D102 中，以此类推。例如，24 把圆盘机械手刀库的 24 号刀套对应的刀具号存储于 D124 中。一般 D 型寄存器中的数据存储格式为二进制，一个字节。刀具表数据的初始化与更新过程则由 PMC 梯图程序实现。２．２换刀宏程序编制利用 PMC 实现刀库动作时，结合宏程序在处理和编程上的方便性，可以大大简化 PMC 的编程内容。在时序处理上，可以避免类似梯形图的复杂处理。因此，利用宏程序运行执行换刀动作的部分功能被越来越广泛的应用。宏程序编制前，首先需要明确换刀流程与思路。下面将采用流程图将整个换刀过程进行以下说明，如图 2 所示。
引言数控机床是当今世界工业最为重要的装备之一，是机械、电子电气、液压气动、软件、自动控制等技术的高度集成。数控机床研发、制造水平的高低，直接影响该国工业水平的高低。带有自动换刀功能的数控机床称之为加工中心，目前主要有立式加工中心、卧式加工中心两大类。立式加工中心由于售价相对低，应用行业最为广泛。在影响机床可靠性的因素中，刀库故障占比最大，且刀库故障的种类也最多。因此，深入分析刀库的机械结构、工作原理、控制过程等，对立式加工产品的研发制造、质量提升、售后维保等均有不同程度的指导意义。常见立式加工中心的刀库种类有斗笠式、圆盘机械手式、链式等。圆盘机械手刀库具有换刀时间快、结构紧凑等特点，是目前立式加工产品的主流配置。本文就一款典型的圆盘机械手式刀库进行研究。１刀库结构与工作原理圆盘机械手刀库结构如图 1 所示，换刀装置主要由刀库回转系统和机械手驱动系统两大部分组成。手换刀电机、ATC 凸轮箱（内含弧面 / 平面组合凸轮、机械手回转机构、刀臂伸缩机构等，是该类刀库的核心部件）、换刀机械手组成，主要完成机床主轴与刀库中的刀具抓取、卸刀、换位、装刀等动作。ATC 凸轮箱中内置三只无触点开关，用于监测机械手各项动作是否到位，并将信号反馈至机床控制系统。圆盘机械手刀库采用随机换刀的方式，采用就近换刀原则，即多次换刀后，刀套号与刀具号并不一致。每一个刀套号中对应的刀具号由数控系统记忆并实现不断更新，换刀过程如下所述，且该过程同样适用于链式机械手刀库。（1）刀具预选。在刀具交换前，机械手位于初始位置。加工机床的同时，通过 T 代码指令预先将下一工步所需的刀具旋转至换刀位，做好换刀准备。执行换刀时，数控程序中执行 M06，主轴首先完成定向准停，并将 Z 轴快速移动到换刀点。（2）机械手回转抓刀。换刀开始后，刀库换刀位刀套通过气缸翻转 90°，使刀具轴线与主轴轴线平行。而后启动机械手换刀电机，机械手在弧面凸轮的驱动下进行 65° 回转，使两侧手爪同时抓取刀库换刀位与主轴上的刀具刀柄，完成抓刀动作。（3）卸刀。机械手完成抓刀后，机械手驱动电机停止，利用气压或液压系统松开主轴上的刀具进行主轴吹气。刀具松开检测到位后，再次启动机械手驱动电机，机械手转换到平面凸轮驱动模式，刀臂在平面凸轮的驱动下下拉，将刀库与主轴上的刀具取出。（4）刀具交换。卸刀完成后，机械手重新转换到弧面凸轮的驱动模式进行 180°旋转，将刀库与主轴侧的刀具互换。（5）装刀。刀具交换完成后，机械手又将转换到平面

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；

毕业设计：盘式刀库及其自动换刀装置的设计说明书

1 绪论

1.1数控加工中心自动换刀装置概述

机床是制造机器的机器，机床工业的技术水平决定着装备制造业乃至整个国民经济的技术水平。当今社会，数控机床几乎已经扩展到了所有加工领域，许多工厂为了适应产品的频繁更新、提高加工精度、降低生产成本、缩短产品交货周期和减轻劳动强度，在中等批量、甚至大批量生产中应用数控机床，并取得了良好的经济效益。

数控加工中心带有刀库和自动换刀装置，是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（ATC）是加工中心的重要组成单元，其设计质量的好坏，直接影响加工中心的质量。ATC由刀库和机械手组成，它的机构和运动复杂、性能要求高。刀库的功能是储存刀具，并且按程序指令，把即将要用的刀具迅速、准确地送到换刀位置，因此刀库的位置、体积大小能否适合加工中心的整体设计，刀库的运动机构能否使刀库平稳运转并准确地停在换刀位置，运动过程有无干涉、卡死等现象，都是设计人员非常关心的问题。机械手的功能是把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具送回刀库。它的动作要求迅速而准确，所以对机构的结构、定位、运动、夹持力的大小等都有很高的要求，一旦有运动故障或定位、运动误差过大，都会造成换刀动作失败，掉刀。

当今时代，高速加工中心已成为加工行业未来的发展趋势。高速功能部件如电主轴、高速丝杠和直线电动机的发展应用极大地提高了切削效率。为了配合机床的高效率，作为加工中心的重要部件之一的自动换刀装置的高速化也相应成为高速加工中心的重要技术内容。未来机床产业的发展，均以追求高速、高精度、高效率为目标。随着切削速度的提高，切削时间的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高；换刀的速度已成为高等级机床的一项重要指标。因此，对数控机床的刀库及其自动换刀装置的研究和发展有着重要的意义。

圆盘式刀库控制逻辑分析

刀套对应刀具号的数据表是 Байду номын сангаас 个刀库换刀过程
中最重要的一点。在刀盘选刀的过程中，需要根据目标刀具号在数据表找到目标刀套。在机械手换刀的过程中要正确更
新数据表，这是圆盘式刀库逻辑控制设计中的关键。（）机械手回原位５机械
在刀盘选刀过程中，需要重点考虑刀盘的旋转
５０
管冷工磊加
套处于抬起状态，机械手在抓刀过程中，刀盘侧的机械手臂处于空置状态，在机械手进行刀具交换后，当前主轴上没有交换过来对应的刀具，当前的换刀过程就没有任何意义。由于当前主轴上没有刀
（）刀套控制刀套即圆盘式刀库中安装刀２
具的部件，圆盘式刀库中的刀具分别安装在每一个刀套中。当需要换刀时，刀套倒下，利用机械手对
当前主轴上的刀具和当前倒下刀套里的刀具进行交换，从而实现选刀。故在进行机械手换刀之前，判别当前刀套的状态就非常重要。根据刀套的机械结
手换刀以及机械手回原位。以下将分别对这四个部分进行介绍。

盘式刀库

盘式刀库机械手换刀简介

机械机构，相关传感器和控制信号

刀套控制气动/液压缸：一个，安装在刀库中间位置，控制刀套倒下和抬起，通常称为倒刀和回刀。

倒刀/回刀开关及相应传感器：各两个，分别装在控制刀套动作的气动/液压阀以及相应驱动装置气动/液压缸两端。控制刀套位置，并发出到位信号。

机械手臂旋转马达：A TC动力源，一般使用凸轮机构控制机械手臂的旋转，完成装刀和拉刀动作。

机械手臂旋转位置传感器：三个，其信号灯可以通过机械手臂旁边的一个窗口看到。传感器可分为凸式和凹式两种，分别是脉冲的上升沿或者下降沿有效，时序图不同，根据机械手臂不同位置发出相应的信号。

刀盘马达：控制刀盘正反转。

刀盘旋转定位/计数传感器：一个，刀盘每旋转一个位置就产生一个计数信号。

另外，主轴上还有有一个松拉刀开关和两个松拉刀相关的传感器，分别给出刀具夹紧和松开信号。刀库的刀套上使用的是弹簧滚珠卡紧机构，没有传感器信号。

通常一个盘式刀库通常有7个传感器＋主轴上2个，总计9个。

机械手臂换刀步骤

1.选刀

根据T代码选取相应刀具号，梯形图控制刀库正转或者反转。每旋转一个位置，刀库给出一个脉冲信号。

2.倒刀

刀库当前位置的刀套旋转90°，处于换刀位置。通常气动或液压电磁阀控制。刀套到位后，给出到位反馈信号。

3.机械手臂旋转60°，扣刀

同时抓住刀库和主轴上的刀具，并由机械手臂传感器给出扣刀反馈信号。

4.从主轴和刀库中向下拉刀

主轴松刀、吹气，机械手臂向下拉刀。此时，机械手臂两端分别夹持主轴上的刀具和待

换目标刀具。主轴端和刀库端同时完成动作。

5.机械手臂旋转180°，换刀

盘式伺服刀库自动换刀控制系统设计

实现一次装夹完成多道工序，大大减少专用工夹具的数
１控制系统总体设计
针对盘式伺服自动换刀控制系统性能进行研究，
充分调研国内外刀库自动换刀系统控制方案，设计开发
以ＰＬＣ为控制核心的盘式刀库自动换刀控制系统。刀库自动换刀系统主要结构包括：支撑台、盘式刀库、伺服电机、ＡＴＣ电机、虚拟主轴、凸轮机构、机械手、气缸等，结构图如图１所示。刀库及自动换刀系统的控制主
着加工中心的发展，对刀库自动换刀系统精度和效率提出了更高的要求。盘式伺服刀库自动换刀系统的自动化
程度较高，机构动作协调相对复杂，特别是在换刀过程中容易发生故障。因此本课题以呼和浩特众环（集
团）有限责任公司生产的ＢＴ４０ — ２０Ｌ型盘式刀库为研究对象，设计了盘式刀库自动换刀系统控制系统。选用三菱ＦＸ４０ＭＴ型ＰＬＣ作为刀库自动换刀系统控制器，实
盘式伺服刀库自动换刀控制系统设计
ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｄｉｓｃｓｅｒｖｏｍａｇａｚｉｎｅａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｔｏｏＩｃｈａｎｇｅｒ

加工中心常用刀库类型有哪些？推荐学习！

加⼯中⼼常⽤⼑库类型有哪些？推荐学习！

⼀、⽃笠式⼑库

⼀般只能存16~24把⼑具，⽃笠式⼑库在换⼑时整个⼑库向主轴移动。当主轴上的⼑具进⼊⼑库

的卡槽时，主轴向上移动脱离⼑具，这时⼑库转动。当要换的⼑具对正主轴正下⽅时主轴下

移，使⼑具进⼊主轴锥孔内，夹紧⼑具后，⼑库退回原来的位置。

⼆、圆盘式⼑库

圆盘式⼑库通常应⽤在⼩型⽴式综合加⼯机上。'圆盘⼑库'⼀般俗称'盘式⼑库'，以便和'⽃笠式

⼑库'、'链条式⼑库'相区分。圆盘式的⼑库容量不⼤，顶多⼆、三⼗把⼑。需搭配⾃动换⼑机构ATC(AutoToolsChange)进⾏⼑具交换。

三、链条式⼑库

链条式⼑库的特点是可储放较多数量之⼑具，⼀般都在20把以上，有些可储放120把以上。它是

藉由链条将要换的⼑具传到指定位置，由机械⼿将⼑具装到主轴上。换⼑动作均采⽤马达加机

加⼯中⼼使⽤的⼑库最常见的形式是圆盘式⼑库和机械⼿换⼑⼑库。

⼀、⾃动换⼑装置的形式

1．回转⼑架换⼑

回转⼑架是⼀种最简单的⾃动换⼑装置，常⽤于数控车床。可以设计成四⽅⼑架、六⾓⼑

架或圆盘式轴向装⼑⼑架等多种形式。回转⼑架上分别安装着四把、六把或更多的⼑具，并按

数控装置的指令换⼑。

回转⼑架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加⼯时的切削抗⼒。由于车削加

⼯精度在很⼤程度上取决于⼑尖位置，对于数控车床来说，加⼯过程中⼑具位置不进⾏⼈⼯调整，因此更有必要选择可靠的定位⽅案和合理的定位结构，以保证回转⼑架在每次转位之后，

具有尽可能⾼的重复定位精度（⼀般为0.001～0.005mm）。

⼀般情况下，回转⼑架的换⼑动作包括⼑架抬起、⼑架转位及⼑架压紧等。

基于TRIZ的刀库自动选刀系统创新设计

・控制与检测・组合机床与自动化加工技术

１．安装架２．电机３．刀盘４．反射式传感器

图１刀厍自动选刀机械系统示意图

２刀库自动选刀控制系统分析

２．１刀库选刀方式

目前加工中心大量使用记忆式的任选方式，该

方式将刀具号和刀库中的刀套位置（地址）通过编码

识别系统对应地记忆在数控系统的ＰＬＣ中，无论刀

具放在哪个刀套内都始终记忆着。刀库上的位置识

别系统可以检测出每个刀套的位置，使刀具可以任

意取出再送回。刀库上还设有机械原点（即取刀

口），使每次选刀时就近选取。本文主要采用记忆式

取刀方式，即任意刀座转到传感器都能被判断出其

刀座号，传感器所在位置设为取刀口。

２．２自动选刀控制原则

演示系统的刀库容量为１０把刀具，其编号为０—

９，沿转盘的周向均匀分布，如图２所示。根据要求，指

定刀具自动转至换刀位置（取刀口）。为提高取刀效

率，按路径最短原则取刀，即要求换刀时按最小旋转角

（≤１８００）转动。“设定取刀号”减去“现值刀号”，如果

其值大于５，则确定刀库盘转动的方向为正向，否则反

转。例如：设定取刀号为９，现值刀号为３，则９—３＝６

＞５，置正转标志（刀库将正转１４４０）；若设定取刀号为

６，现值为３，则６—３＝３＜５，置反转标志（刀库将反转

１０８。）；如果设定取刀号为１，现值为３，则１—３＝一２＜

０，需取补修正，一２＋１０＝８＞５，置正转标志（正转

７２０），由于８＞５，经小于半数处理，１０—８＝２。小于半

数处理的目的是使刀库盘转动的角度小于１８００。

・６２・

△

取刀口（现位）

图２刀库示意图

２．３控制系统的工作过程

本控制系统的主要工作过程：①初始状态，０号刀

重型立式车床盘式刀库结构设计

S UB = 1
TI ME= 1
S EQV
( AVG)
DMX = . 0 0 1 0 0 1
S MN = 2 2 3 7 0
S MX = . 1 0 2 E+ 0 9
DEC 5 2 0 0 8 14: 45: 20
进行有限元分析．用 ansys 软件对液压杆进行
MX
Z
Y
MN
X
MN MX
Z Y
X
网格划分，在其两端分别加载固定载荷和力
（作者单位：齐齐哈尔第二机床集团有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161005）
. 5 5 6 E- 0 3
. 7 7 9 E- 0 3
. 001001
Baidu Nhomakorabea
图 2 液压杆的有限元模型图 3 液压杆的变形图
22370
. 2 2 8 E+0 8
. 4 5 6 E+0 8
. 6 8 3 E+0 8
. 9 1 1 E+0 8
. 1 1 4 E+0 8
. 3 4 2 E+0 8
. 5 7 0 E+0 8
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]．
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

盘式刀库计算参考

毕业设计(论文) 题目：数控加工中心盘式刀库设计

学生姓名颜振扬

学号************

分院机电工程分院

专业班级机自401班

指导教师宋本基

2008年5月杭州

中文摘要

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

英文摘要

ABSTRACT

Since 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.

圆盘式刀库控制方法的应用及分析

ＨＣ — ＳＦ系列伺服电机进行刀库刀盘的旋转控制的原理
及应用。
异步电机控制刀盘旋转，刀套计数采用接近开关。由
于在加工环境比较恶劣的情况下，细微铁屑（粉末）、冷却液粘附到接近开关感应头表面，引起接近
圆盘式刀库有２４个刀套，如图１所示；伺服驱
ｍｏｔｏｒ，ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｗａｓｇｒｅａｔｌｙｒａｉｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｏｏｌｃｈａｎｇｉｎｇｔｉｍｅｗａｓｓｈｏｒｔｅｎｅｄａｌｓｏ．Ｓｉｎｃｅｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｉｓｓｅｌｄｏｍｕｓｅｄｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｄｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｅ＇ａｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉＭ７３０ｎｕｍｅｉｃｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ＭＲ—
动器采用ＭＲ－Ｊ２－６０ＣＴ；伺服电机采用ＨＣ — ＳＦ５２ＢＫ — ｓ２，此伺服电机带抱闸制动器，非刀具搜索状态下，抱闸制动器失电，抱闸制动器锁紧，可防止刀盘位置在非平衡状态下出现偏差；通过ＳＨ２１电缆将伺服驱动器的ＣＮ１Ｂ接口与Ｍ７３０的ＳＶ１接口连接起来，通过ＰＬＣ程序控制有关Ｒ寄存器的指令，以控制刀盘