加工中心自动换刀
五轴加工中心的自动换刀故障
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。
加工中心的换刀原理
加工中心的换刀原理加工中心的换刀原理是指在加工过程中，当需要换一把不同工具进行加工时，加工中心能够自动地将当前的刀具卸下，然后安装新的刀具，以保证加工的连续性和高效性。
加工中心通常配备了一个刀库，用于存放不同类型的刀具。
刀库内的刀具根据其特性和用途被分配了一个特定的刀位。
刀具库通常由数控系统控制，可以根据加工需求自动选择和安装相应的刀具。
加工中心的换刀流程通常包括以下几个步骤：1. 刀具识别：加工中心需要首先识别当前所使用的刀具类型和位置。
通过刀具的标识或者其他识别方式，数控系统能够准确地确定当前所使用的刀具。
2. 刀具卸下：在识别了当前刀具后，加工中心会将当前的刀具卸下。
这个过程通常是由一个自动换刀系统完成的，它可以根据机床的结构和控制系统的指令，自动操作各个动作。
例如，可以通过夹紧装置松开卡住刀具的螺栓，然后通过主轴的卸下动作将刀具从主轴中取出。
3. 刀具安装：在刀具卸下后，加工中心需要安装新的刀具。
这个过程也是由自动换刀系统完成的。
它可以将新的刀具从刀库中选取出来，然后通过夹紧装置将刀具安装到主轴上。
4. 刀具测量和校准：在刀具安装完成后，加工中心通常需要对新安装的刀具进行测量和校准。
这是为了确保刀具安装的准确性和稳定性。
测量和校准可以通过一些传感器和测量设备进行，如刀具长度测量设备，加工中心控制系统会根据这些测量结果进行补偿和调整。
5. 刀具补偿调整：当刀具安装完成并完成了测量和校准后，加工中心通常还需要进行刀具补偿调整。
这是因为不同类型的刀具，在加工过程中可能存在一些误差和偏差。
加工中心会通过数控系统对刀具的补偿参数进行调整，以保证加工结果的准确性和质量。
总的来说，加工中心的换刀原理是通过一个自动换刀系统，根据刀具的类型和位置，将当前的刀具卸下并安装新的刀具。
换刀过程通常还包括了刀具的测量和校准，以及刀具补偿调整。
这样可以确保加工中心在加工过程中能够高效、准确地使用不同类型的刀具，提高加工效率和加工质量。
自动换刀原理
自动换刀原理
自动换刀装置是加工中心的重要组成部分，它的作用是在加工过程中自动更换刀具，以提高加工效率和加工精度。
自动换刀装置的原理如下：
1. 刀具识别：自动换刀装置通过刀具识别系统对刀具进行识别，刀具识别系统通常采用编码、RFID 等技术，对刀具进行唯一标识。
2. 刀具库：刀具库是存储刀具的地方，刀具库通常采用圆盘式、链式等结构，刀具库中的刀具按照一定的规则排列，以便于自动换刀装置进行取刀。
3. 取刀机构：取刀机构是自动换刀装置的核心部分，它的作用是将刀具从刀具库中取出，并将其送到主轴上。
取刀机构通常采用机械手、夹爪等结构，取刀机构的动作由控制系统控制。
4. 主轴：主轴是加工中心的核心部件，它的作用是安装刀具，并对工件进行加工。
主轴通常采用电动、气动等方式进行驱动，主轴的转速和转向由控制系统控制。
5. 刀具交换：当取刀机构将刀具送到主轴上后，控制系统会控制主轴停止转动，并将刀具夹紧。
然后，取刀机构会将旧刀具从主轴上取下，并将其送回刀具库中。
最后，控制系统会控制主轴转动，开始进行加工。
自动换刀装置的工作过程是一个自动化的过程，它需要控制系统、刀具识别系统、刀具库、取刀机构、主轴等多个部分协同工作，以实现刀具的自动更换。
以上是自动换刀的原理，希望对你有所帮助！。
加工中心的自动换刀系统
加工中心自动换刀装置
一、加工中心自动换刀装置的类型 1.转塔式 更换主轴换刀装置 （1）脱开主轴传动 （2）转塔头抬起 （3）转塔头转位 （4）转塔头定位 （5）主轴传动重新接通
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
一、加工中心自动换刀装置的类型 2.成套更换式 （1）更换转塔 （2）更换主轴箱 （3）更换刀库
六、几种典型换刀过程 1、无机械手换刀
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
六、几种典型换刀过程 2、机械手换刀
加工中心自动换刀装置
六、几种典型换刀过程 3、带刀套机械手换刀
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 2.链式刀库
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 3.格子式刀库
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 3.格子式刀库
加工中心自动换刀装置
三、加工中心刀库结构
加工中心自动换刀装置
三、加工中心刀库结构
加工中心自动换刀装置
四、JCS-018A加工中心机械手结构 2、机械手抓刀部分的结构
五、其他类型机械手 2、两手互相垂直的回 转式单臂机械手
加工中心自动换刀装置
五、其他类型机械手 3、两手平行的回转式单臂机械手
加工中心自动换刀装置
五、其他类型机械手 4、双手交叉式机械手 （1）机械手移动到机床主轴处-卸装刀具 （2）机械手移动到刀库处送回卸下的刀具
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
四、JCS-018A加工中心 机械手结构 2、机械手抓刀部分的 结构
பைடு நூலகம் 加工中心自动换刀装置
加工中心如何实现自动换刀
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
G40 G17 G71 G90 G54
......
TO2
TL
G40 G17 G71 G90 G54
......
TO3 Βιβλιοθήκη TL G40 G17 G71 G90 G54
......
M9
M30
%
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。
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
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。
基于PLC的数控加工中心自动换刀系统的研究
盘式刀库自动换刀控制系统的优势主要体现在以下几个方面。首先，自动换刀 控制系统可以显著提高加工效率，避免了手动更换刀具的繁琐过程，节省了大 量时间。其次，自动换刀控制系统可以降低工人的劳动强度，减少错误操作的 可能性，提高生产安全性。最后，自动换刀控制系统有利于实现工厂的自动化 和智能化，提升整体竞争力。
目前，加工中心自动换刀装置的研究主要集中在换刀方式、刀库设计、夹持机 构和控制系统等方面。其中，换刀方式是自动换刀装置的核心技术之一，直接 影响到换刀的效率和精度。按照换刀过程中是否有旋转动作，换刀方式可以分 为旋转式和非旋转式两种。旋转式换刀方式又可以分为刀具旋转和主轴旋转两 种，而非旋转式换刀方式则可以分为直插式和伸缩式两种。
盘式刀库自动换刀控制系统的工作原理基于计算机数值控制（CNC）技术，通 过接收加工中心的指令，控制机械手臂进行刀具的更换。首先，机械手臂在盘 式刀库中选择需要更换的刀具，然后将其抓取并移动到加工区域。接下来，机 械手臂将旧的刀具从主轴中取出，并将新的刀具安装到主轴上。最后，机械手 臂将更换下来的刀具放回盘式刀库的正确位置。
近年来，随着人工智能、机器学习和计算机视觉等技术的不断发展，加工中心 自动换刀装置的研究也在不断深入。这些技术的应用，可以实现更加智能化和 高效的换刀控制，从而提高加工中心的生产效率和加工质量。
在应用前景方面，加工中心自动换刀装置将会在更多领域得到应用。例如，在 航空航天、汽车制造、模具制造和医疗器械等领域，由于对加工精度和效率的 要求较高，因此对自动换刀装置的需求也将会不断增加。此外，在智能制造和 数字化工厂的建设中，加工中心自动换刀装置也将会成为其重要组成部分之一。
加工中心自动换刀装置的发展历程可以追溯到20世纪80年代，当时该技术还处 于研究和实验阶段。随着计算机技术、机械制造技术和液压气动技术的发展， 自动换刀装置的可靠性、稳定性和效率得到了不断提高。进入21世纪以来，随 着数控技术的快速发展和制造业的不断升级，加工中心自动换刀装置的应用范 围和需求量也不断增加。
最新加工中心自动换刀指令M06
导轨 张紧板
c）
d）
刀座 链条
链式刀库
链轮
•最新加工中心自动换刀指令M06
鼓轮式刀库 的几种形式 a.径向取刀 b.轴向取刀 c.径向布置 d.角度布置
换刀过程
自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分组成。
当执行到 Txx 指令即选刀指令后，刀库自动将要用
的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面换
加工中心自动换刀装置
换刀装置的用途是按照加工需要，自动地更换装在 主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的 部件。
自动换刀装置的形式
回转刀架：车削中心 带刀库的自动换刀装置
（应用广泛）
刀库形式
鼓轮式刀库：结构简单、紧凑、应用广 链式刀库：刀库容量大
•最新加工中心自动换刀指令M06
刀库形式
a）
b）
主轴 换刀机械手
3、取刀：
（a）
（ b）
活塞杆推动机械手下行。
4、交换刀具位置：
机械手回转180°。
5、装刀：
活塞杆上行，将更换•最后新加的工刀中心自动换刀指令（ cM）06
（d）
具装入主轴和刀库。
刀库移动-主轴升降式换刀过程
电机 气缸
直线导轨 主轴
刀库刀盘 （a）
（b）
（c）
（d）
（e）
（f）
•最新加工中心自动换刀指令M06
加工程序:
O5007；
G17 G90 G40 G80 G49 G21； G91 G28 Z0； M06 T01； G90 G54 G00 X0 Y0； M03 S750；
G98 X-40. ； G91 G80 G28 Z0 M05； M06 T03； G90 G54 G00 X0 Y0；
加工中心不同刀库的换刀方法和指令
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
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”。
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→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。
自动换刀装置的形式---回转刀架换刀
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。
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加工中心是一种用于在机械制造业中进行高精度、高效率切削加工的设备。
在加工中心中，刀具是起到关键作用的工具，因此刀具的选择和使用十分重要。
为了提高生产效率，减少人力成本，加工中心通常配备有刀库和自动换刀程序。
刀库是用于存放和组织各种刀具的设备，可以是一个简单的工具车，也可以是一个复杂的机械自动刀库。
刀库的形式直接影响到刀具的快速更换和选择的便捷性。
刀库的形式通常有以下几种：1.手动刀库：这是一种简单的刀具存放方式，操作人员需要手动将刀具放入和取出刀库。
这种方式比较容易实现，但是效率较低，不适合高产量的生产。
2.机械式刀库：这是一种半自动的刀具存放方式，刀具的放入和取出通过机械装置来实现。
操作人员只需按下相应的按钮或操作面板上的控制按钮，机械装置就会按照预定的程序进行刀具的换取。
这种方式相对于手动刀库来说效率更高，但仍然需要操作人员的参与。
3.自动式刀库：这是一种完全自动的刀具存放方式，刀具的放入和取出由机械装置自动完成。
机械装置按照预定程序自动和选择需要的刀具，并将其取出并装入主轴。
这种方式适用于高产量、高频率的生产，减少了人工干预的时间和机会。
刀库形式的选择取决于生产的具体要求和预算，需要根据实际情况进行选择。
自动换刀程序是用于控制刀具换取的程序，其目的是实现对刀具的快速且精确的换取。
自动换刀程序的调试主要包括以下几个步骤：1.刀具测量：在自动换刀程序调试之前，需要进行刀具的测量，包括刀具长度、半径等参数的测量，以确保程序的准确性。
刀具测量可以使用专门的刀具测量仪进行，也可以使用机床自带的刀具测量功能进行。
2.建立工件坐标系：在自动换刀程序中，需要指定刀具在切削时的位置，而刀具的位置是相对于工件坐标系来确定的。
因此，在调试自动换刀程序之前，需要先建立工件坐标系，并确定刀具换取位置的坐标。
3.轨迹规划：自动换刀程序需要通过规划刀具换取的轨迹来实现换取操作。
轨迹规划的目标是确保刀具在换取过程中的安全性和准确性。
加工中心刀库自动换刀的控制
#" 镗刀杆! $" 镗刀! (" 上下调整螺钉 ’" 两侧调整螺钉
图! #
此刀具的特点：可用于组合机床或其他机械加工机 床，结构紧凑，制造简单，使用灵活。效率高，且在刀 具磨损后可调整继续使用，有效延长刀具寿命，减小机 床夹具调整时间。
（ 收稿日期：$&&5&$#5 ）
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冷加工
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刀! ! 具
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（ # ） 刀套垂直到位，发出到位信号，主轴定向给出 位置到达确认信号。 （ $ ） 机械手从原始位置起动，旋转 %&’ 到达机械手 夹刀位置。 （ ( ） 机械手抠刀到位发出停止信号，把刀具从主轴 和刀套中取出，机械手电动机停止。 （ ) ） 抠刀确认及刀具松开给出到位信号。 （ * ） 刀具夹放松完毕，起动机械手旋转 +*&’ ，到达 刀具更换位置。 （ % ） 机械手电动机停止信号使机械手电动机停止。 （ +& ） 装刀确认及刀具夹紧给出到位信号。 （ ++ ） 机械手电动机起动，使机械手回到原始位置。 （ +, ） 机械手电动机停止信号，使机械手电动机停 止。 （ +- ） 机械手原始位置开关发信号。 （ +# ） 控制刀套翻转 （ 水平） 的电磁气阀得电。 +$ ） 刀套翻 转 处 于 水 平 位 置 的 接 近 开 关 发 信 号 （ （ 刀库换刀动作完成） 。 刀库及机械手的动作可以由 ./ 来控制，也可以由 01/ 来控制，由于该刀库选用的普通的 三 相 异 步 电 动 机，故采用 01/ 来控制刀库及机械手的动作。由于该机 床数 控 系 统 为 *#&23 456789:;7， 它 内 部 集 成 了 <) — -+$ —,20 的 01/ 系统，为 01/ 编程控制刀库和机械手 的动作提供了方便。01/ 程序设计采用了模块化、参数 化和标准化的编程方法，按控制功能将程序块分成不同 的功能块，利用程序块形式的参数编程特点，将控制功 能程序标准化。程序结构如图 - 所示。
加工中心自动换刀系统设计说明书
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。
加工中心自动换刀后机械手设计及控制
在未来，随着技术的进 步，这一领域仍有很大 的优化和拓展空间
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2. I/O配置
根据机械手的动作和控制需求，合理配置PLC的输入和输通过输出端口传给机械手的驱动系统
PLC控制方式
3. 程序设计
利用PLC编程软件编写控制程序 ，实现以下功能
自动换刀流程控制：根据预 设的流程控制机械手的动作
实时监控与报警：监控机械 手的运行状态，如有异常立 即报警并采取相应措施 参数设置与调整：允许用户 根据实际需要调整机械手的 运行参数
3. 材料选择
机械手的结构材料应满足耐磨、 耐腐蚀和高强度的要求，常用的 材料有碳钢、不锈钢和铝合金等
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PLC控制方式
PLC控制方式
1. PLC选型
选择合适的PLC对于机械手的控 制至关重要。应考虑PLC的处理 速度、输入/输出端口数量、扩 展性以及是否支持所需的通信协 议等因素
PLC控制方式
2. 机械手结构
自动换刀机械手的设计
典型的自动换刀机械手结构包括 手臂：负责夹持刀具，通常设计有多段 伸缩结构，以适应不同长度的刀具 驱动系统：采用电动、气动或液压方式 驱动机械手进行动作 控制系统：用于接收换刀指令，并控制 机械手的动作 传感器：用于检测刀具的位置和状态， 为控制系统提供反馈
自动换刀机械手的设计
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结构和PLC控制方式
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自动换刀机械手的设计
自动换刀机械手的设计
1. 设计原则
自动换刀机械手的设计应遵循以下原则 高可靠性：机械手应能在各种工作环境下稳定运行 ，保证换刀过程的准确性和安全性 易于维护：机械手的部件应便于拆装和维修，降低 维护成本 高效性：机械手应能在最短时间内完成换刀动作， 提高加工中心的工作效率 模块化设计：方便根据不同的加工需求进行定制或 改造
加工中心自动换刀装置结构
加工中心自动换刀装置结构
加工中心自动换刀装置是现代数控机床的重要组成部分，其结构主要由刀库、刀杆、刀座、换刀机构、信号传感器等部分组成。
刀库是自动换刀装置的存储器，可容纳数个刀柄，常用的有圆弧式、直线式和旋转式等多种形式，不同形式的刀库在结构上有所差异，但其本质作用是一样的。
刀杆则是将刀具从刀库中取出，并传递给刀座的部分，其材料通常为高强度合金钢，具有较高的刚性和耐磨性。
刀座是刀具的支撑部件，其主要作用是将刀具固定在数控机床工作台上，并通过数控机床的指令精确控制其移动和加工路径。
换刀机构是自动换刀装置的核心部件，其结构复杂，包括电机、减速器、传动链、传动装置等多个组成部分，其作用是控制刀杆的升降和前后移动，使刀具能够准确地进入刀座并完成换刀操作。
信号传感器则是自动换刀装置的辅助部件，其作用是通过检测刀具的位置和状态等信息，向数控机床发出信号，控制换刀机构的运行。
总之，加工中心自动换刀装置是一项高度自动化的技术，其结构复杂，涉及到多个专业领域，对机械加工工艺和设备性能提出了高要求。
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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 (8)4.2 轴的校核计算 (9)4.3 键的设计计算 (9)5.控制系统的设计 (10)5.1 刀库的换刀动作如下： (10)5.2利用PLC实现随机换刀 (11)参考文献 (14)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hL=86750 (h)验算结果：合格。
同类产品相比存在不少差距。
因此研究加工中心及其控制系统具有现实和长远的意义，掌握其中的关键技术是充分发挥加工中心功能和性能的先决条件，必将对我国装备制造业的整体水平的提高起到积极的作用。
图1-1 立式数控铣床2.刀库的总体设计方案2.1课程设计的任务及要求设计题目：数控加工中心自动换刀系统设计设计要求：设计一个立式数控加工中心自动换刀系统的刀库装置及其控制系统，主要性能指标参数如下：刀库载刀量：8把；刀具形式：BT40；刀具直径：Φ63mm；刀盘最低转速：60r/min；刀架水平运动行程240mm；采用PLC控制。
2.2刀库的类型选择目前一般刀库按结构形式可以分为以下几种：1）刀具储存在圆型鼓轮上，这种刀库结构简单，但刀具环形排列，空间利用率低，为了不致于刀库外径过大导致转动惯量过大，一般刀库容量在32把以下。
使刀库中处于换刀位置的刀具轴线平行于主轴轴线，以简单的回转式机械手对刀库和主轴进行交换。
要求刀库容量较大的场合，可以采用空间利用率较高的多重型鼓轮式刀库，这种刀库的传动装置和控制装置较为复杂。
2）链式刀库。
刀具储存在链条环节上，再以链轮驱动，结构紧凑，刀库容量较大，链环的现状可以根据机床的布局配置成各种形状，也可以将换刀位置突出以利换刀。
当链式刀库需要增加刀库容量时，只需增加链条的长度，在一定的围，无需变更线速度及惯量，这种条件对系列刀库的设计与制造带来了很大的方便，可以满足不同的使用条件。
3）盒式刀库。
刀具储存在纵横排列的格子上，此种刀库空间利用率最高，刀库容量大。
4）转塔式刀库。
刀具储存在同一转塔上，其主要特征是刀库环绕是主轴，储刀位置即为主轴位置，因储存刀具数量有限，主要用于小型加工中心。
5）斗笠式刀库。
斗笠式刀库由于其形状像个大斗笠而得名，一般存储刀具数量不能太多，10~24把刀具为宜，具有体积小、安装方便等特点，在立式加工中心中应用较多。
加工中心的一个很大优势在于它有ATC装置，使加工变得更200W惯量比：，满足20倍以下的要求。
由此可知刀库系统的转动惯量为：33310807.01036.010447.0---⨯=⨯+⨯=+=LC mC C J J J 3.4电机的校核 （1）由摩擦引起的摩擦力矩： 0.1392.00678.059.3815.0<=⨯⨯=≈SP C FC R G T μ （2）最大加速转矩：845.02.0602000210807.06023max =⨯•⨯⨯==-ππCa C C Cam t n J T （3）电机的最大启动转矩： 8.7652.10807.0845.0<=+=+=FC Cr T Tcam T 通过上述校核，得出电机符合要求。
加速装置采用XB1型通用谐波减速器，减速比100：3，输出轴径20mm 。
4.机械系统的设计 4.1刀库转动定位机构的设计 自动换刀装置为了实现快速可靠，应该满足三点要求：①运动平稳、无冲击，即最大加速度和最大速度要小。
②各相邻动作可重叠者，要按其规律尽量多重叠。
③各个动作要可靠。
为了实现自动换刀装置的功能，可以通过电、液、气、机联合实现需要的动作。
常用的间歇运动机构有： （1）弧面分度凸轮机构和圆柱分度凸轮机构；（2）平行凸轮机构；（3）槽轮机构；（4）改良型槽轮机构； （5）余摆线机构 根据实际工作情况与目前以上几种间歇机构的特点，选择机械部分结构采用槽轮机构，槽轮机构是20世纪初就开始使用的间歇运动机构，也是成本最低的结构。
槽轮机构(又称马尔他机构)能把主动轴的匀速连续运动转换为从动轴的周期性间歇运动，常用于各种分度转位机构中。
槽轮机构有三种基本类型：外啮合槽轮机构、啮合槽轮机构和球面槽轮机构。
立式加工中心斗笠式刀库采用外啮合槽轮机构。
该刀库可容纳8把刀具，即槽轮的齿数为8。
刀库的回折算到电机上的负载惯量惯量比在20倍以，满足要求刀库系统的转动惯量所以电机符合要求选用XB1型谐波齿轮，减速比100:3选用槽轮机构转选刀由刀库电机通过减速器带动曲柄回转，曲柄每回转一周，槽轮转过45°,刀库刀盘转过一个刀位，并由锁止盘定位。
刀库上的刀位信号由两只开关联合发出，在刀库的一号刀位上安装一只挡铁，在支架上安装一只检测开关，机床开机后，刀库自动回转寻找一号刀位(基准刀位)，当一号刀位上的挡铁触发支架上检测开关后刀库停止回转，刀库的当前刀位为一号刀位，刀库处于初始状态。
其余刀位信号由安装在曲柄上的挡铁触发刀位检测开关进行累计计数，曲柄每回转一周即刀库转过一个刀位触发一次。
通过控制刀库电机的旋转方向，实现刀库的双向选刀。
综上所述：故刀库转动定位机构选择平面单销外槽轮机构。
具体计算参数如下：槽间角：槽轮每次转位时曲柄的转角： 槽数：z=8；槽轮与锁止盘间的中心距:L=100.54mm ； 主动曲柄长度：，根据装配要求，取61.6 槽轮半径：，取100 圆销半径：，取8.6 槽底高：34.264)6.86.61(54.100)5~3()(1=-+-=-+-=r R L b锁止弧半径：考虑具体装配要求，取20.1由于槽轮的角加速度变化较大，且在转位过程的前半阶段与后半阶段的角加速度方向不同，因此当槽与滚子之间存在间隙时，会产生冲击。
为了减小冲击应采取以下措施：减小或消除滚子与槽之间的间隙；消除销开始进入槽时的间隙，应使槽轮的实际外圆半径Ra 略大于槽轮名义外圆半径R，取R =A r 为滚子半径。
4.2滚动轴承的选择计算滚动轴承的基本额定动负荷在条件是： 1）轴承材料为高质量淬硬钢 2）时效概率为10%3）基本额定寿命为 61010L =根据轴承所受载荷的大小和方向，初选圆锥滚子轴承。
槽间角槽数8中心距100.54曲柄长61.6槽轮半径100圆销半径8.6锁止弧半径20.1设计参数： 轴向力)(248.3608.9)85.42435.456.3(N g m F i a =⨯+++=∑= 径向力r F ，很小忽略不计。
轴颈直径 转速 60(/min)n r = 要求寿命 510()h L h = 温度系数1t f = 润滑方式 ：脂润滑。
被选轴承信息：轴承型号 30210 轴承参数： 基本额定动载荷： 基本额定静载荷： 根据()p r a P f XF YF =+ 公式中：P ——动载荷（N ）；r F ——径向载荷（N ）； a F ——轴向载荷（N ）；X ——径向动载荷系数； Y ——轴向动载荷系数； 轴承寿命的校核：轴承基本额定寿命为：610()60r h C L n Pε=公式中： n ——轴承转速（/min r ）；ε ——指数，对于球轴承ε= 3得：,h h L L >故型号为30210的圆锥滚子轴承符合要求。
4.2 轴的校核计算 按扭转强度条件计算：MPa d n P W T TT 87.14.02.06075.02.01055.92.01055.93636=⨯⨯⨯=⨯≈=τ，满足要求。
4.3 键的设计计算 选择A 型平键初选圆锥滚子轴承型号30210键1的基本数据，12*8，L取40mm，，取75MPa。
工作长度键与轮毂键槽的接触高度则，满足要求。
键2的基本数据，14*9，L取35mm，，，取75MPa。
工作长度键与轮毂键槽的接触高度则，满足要求。
5.控制系统的设计换刀控制是数控加工中心控制中较为复杂的一个容，涉及刀库的选刀及机械手的换刀控制。
本系统采用主轴向上下运动的自卸式换刀方式。
刀库为斗笠式刀库。
如下图所示。
图5-15.1 刀库的换刀动作如下：1)轴移动至换刀坐标处．见图6-1a2)主轴准停3)刀库前进(抓旧刀)。
见图6-1b4)主轴松刀5)z轴向上移动(让出刀库旋转尺寸)，见图6-1c6)刀库旋转(选刀)。