加工中心自动换刀

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五轴加工中心的自动换刀故障

目前，五轴加工中心的自动换刀装置(ATC)有两种常用类型的换刀方式，一是刀具从刀库中直接由主轴交换，二是依靠机械手完成主轴与刀库上刀具的交换。第一种换刀方式适用于五轴小型加工中心，刀库较小，刀具较少，换刀动作简单，出现掉刀等故障时容易发现并能及时排除。第二种换刀方式，从结构上和动作上看均属于比较复杂的一种。本文以Vcenter-80型加工中心为例分析掉刀故障?象并加以处理。加工中心换刀动作分析从PLC图上看此机床换刀程序达900多步，很难读懂其工作原理。在此，略运去ATC数据交换、传递、存储及刀号存储等内容，把换刀动作简述如下：CNC换刀指令(M06)→刀套下降→下降到位→机械手转动→转动减速→转动到位(X4.7)→主轴刀松开→松开到位→机械手转动→转动减速→转动到位→主轴刀夹紧→夹紧到位(X2.5)→机械手逆转→机械原位，换刀完成。其中，机械手的快、慢速由变频器实现，电动机转动时带动机械凸轮传动实现机械手的上升、下降。掉刀故障掉刀故障现象出现时间较长，一开始，偶尔出现一次，一月一次，甚至两三月一次，以为是偶然因素引起的，没有引起足够的重视，慢慢地一周出现一次，甚至两次，同时伴随着主轴上的刀装不到位的情况。后来慢慢地演变为一个班次多次出现故障，严重地影响生产进度、造成废品产生。仔细观察，掉刀故障有两种情况出现，一种是由本工步加工完成后掉刀，一种是本工步根本没加工，刀具落在工作台上。由于加工过程中，换刀动作均执行，动作顺序正常，故出现掉刀、装刀(装到主轴上)不到位时均无任何报警现象，只有操作者在工件检查或听到掉刀异常声音时，才会发生故障，因而在自动加工生产线上有时会因掉刀而出现批量废品的现象。故障分析与处理检查机械手执行ATC换刀故障排除步骤，把机械手停止在垂直极限位置。检查机械手手臂上的两个卡爪及支持卡爪的弹簧等附件。均没有发现问题，说明机械手夹持刀具紧固，在机械手转动情况下不会出现掉刀现象。检查刀具夹持情况根据刀具有主轴上装不位的现象分析，可能是主轴内孔中碟簧不能对刀具夹持紧固，从而出现刀装不到位，甚至装不上而掉刀现象。拆开主轴内部，发现有几处对碟簧已碎。于是更换了全部碟簧。试车时没有出现任何问题。运行一个班次后又出现掉刀现象。检查换刀程序针对本故障仅出现在换刀动作过程中?与其他动作无关，编辑一个自动换刀反复执行程序，并运行此程序，以期找到掉刀的真正原因。编辑自动换刀程序如下：O0200→S500→M03→G04X3.0→M06→M99→%在程序运行中，发现如下情况：主轴刀具夹紧没有到位，甚至还没有夹紧动作的情况下，机械手转动，于是掉刀。依前文换刀动作顺序分析主轴刀具夹紧到位行程开关误动作引起掉刀故障。打开PLC梯形图，监控该行程开关(输入为X2.5)，反复按压该行程开关，发现20多次压合中有3次X2.5为“0”状态的现象出现两次，同时压合后X2.5不能由“1”状态转到“0状态”的现象出现两次，根据以上判定该行程开关损坏。此开关为OMRONZC—Q2255，用国产CXW5—11Q1替换，试车正常。一周后，操作者仍反映有掉刀现象，当然出现的频次小了，这说明掉刀故障仍未彻底排除。故障处理反复运行两个小时，自动换刀几百次。终于发现一次故障：在机械手没有到位的情况下，主轴上的刀具松开，机手没有抓住刀，从而出现掉刀现象，这说明机械手到位磁感应开关误动作。更换开关E2E—CR8C1，故障现象仍然存在。查看PLC梯形图，此开关输入点为X4.7。梯形图中X4.7为常开点，当此开关感应时状态为“0”，不感应时状态为“1”。其逻辑状态与常见的感应开关逻辑状态相反。当X4.7断线时，也会引起X4.7为“1”状态，于是排查X4.7的联线，发现电磁感应开关后方的接线端子处X4.7松动，每当自动换刀时，机械手凸轮一系列动作引起的轻微震动，使X4.7线处于断开状态，这样在机械手未到位时，松开刀具的感应开关虽仍感应，但因处于断线状态，X4.7伯为“1”状态，于是在机械未到位时，刀具松开而出现掉刀故障。这种情况的掉刀故障，是刀具已作加工工步而后掉的刀，在上文提到的则是刀具未作任何加工工步就掉刀的故障。3 y$ f& L- o! K5 v本文来自五轴加工中心网站朱轩实业撰写而来，朱轩希望能帮助到各位，高手路过见笑

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。

数控铣床自动换刀化改造(刀库式加工中心)

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。

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。

fanuc加工中心换刀延时参数

fanuc加工中心换刀延时参数在fanuc加工中心的操作中，换刀延时参数是一个非常重要的设置。

换刀延时参数是指在进行自动换刀时，控制系统延迟执行换刀动作的时间。

这个参数的设置对于机床的稳定运行和加工效率都有着重要的影响。

我们需要了解fanuc加工中心自动换刀的工作原理。

当加工中心完成一道工序后，需要进行刀具的更换。

在自动换刀时，控制系统会发送指令，让换刀装置进行刀具的卸载和安装。

而换刀延时参数就是控制系统在发送换刀指令后，延迟执行实际换刀动作的时间。

这个时间的设置，可以影响到换刀的准确性和稳定性。

在实际操作中，换刀延时参数的设置需要根据具体的加工情况来进行调整。

如果设置的时间过短，可能会导致在换刀时，刀具未完全卸载或安装好，从而影响加工的精度和安全性。

而如果设置的时间过长，可能会影响整个加工流程的效率。

合理地设置换刀延时参数对于保证加工质量和提高加工效率至关重要。

在进行换刀延时参数的调整时，还需要考虑到不同加工物料的特性以及不同加工工序的要求。

对于硬度较高的工件，可能需要更长的换刀延时参数，以确保刀具的安全更换。

而在进行精密加工时，可能需要更短的换刀延时参数，以提高加工效率。

个人观点上，我认为在fanuc加工中心的操作中，合理地设置换刀延时参数是非常重要的。

只有通过综合考虑加工工艺、加工材料和加工精度的要求，才能够更好地调整换刀延时参数，从而实现稳定、高效的加工过程。

fanuc加工中心换刀延时参数的设置对于加工质量和加工效率都有着重要的影响。

需要我们根据具体情况综合考虑，合理地设置换刀延时参数，以确保加工过程的稳定性和高效性。

希望本文的解读可以帮助读者更好地理解和应用这一参数。

fanuc加工中心换刀延时参数的设置有很多方面需要注意。

操作人员需要根据加工材料的特性，确定合适的换刀延时参数。

对于硬度较高的材料，换刀延时参数可能需要设置得更长，以确保刀具安全更换。

而对于一些易变形的材料，则可能需要更短的换刀延时参数，以避免对工件造成影响。

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”。

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。

加工中心刀具的装卸及对刀过程

加工中心刀具的装卸及对刀过程入门指导：一．加工中心刀具的装卸1．库上刀具的装卸：①选择手动、手轮、增量寸动等操作方式②通过手动换刀键将刀库内的刀号旋转到装刀位③将刀具(刀具上的凹槽要对准刀槽内的凸起)沿着刀槽平行推入★切记：a.在刀库内不能装屏幕上所显示的刀号，否则必撞无疑b.在按手动换刀键的频率不能过快，否则必乱无疑④卸刀则反2．主轴上刀具的装卸：①在手动、手轮、增量寸动等方式下②将刀具对准主轴的锥孔向上推入(注：刀具上的凹槽要对准主轴上的凸起)③按下主轴上的气压电磁阀开关按钮(注：此时另一支手紧抓刀具)3．刀夹上刀具的装卸：二．加工中心自动换刀1．指令格式：T___M06（对应刀盘里的刀的位置号）2．自动换刀步骤：★切记：刀盘（刀库）里的刀号要与程序里的刀号一致①选择〔单节程式〕操作方式②按F3（MDI输入）③输入换刀指令及刀号④执行〔循环启动〕（即：单节程式→ F4→ F3 → T_ _ → ENTER）三．刀库混乱的处理方法：（引起混乱的原因：突然断电、手动换刀时刀库转动过快、程序出错）1．把刀具全部取下2．利用刀库正反转使刀库的“1号”刀位正对准主轴3．选择〔原点复归〕操作方式4．一直按住刀库的正转按钮，直到屏幕上出现主轴上的刀号为“1号”刀为止5．进行自动换刀检验刀库是否调整好（即：单节程式→ F4 → F3 → T_ _ → ENTER）四．加工中心的对刀(一)对刀前预备设定：1．选择主轴转速为800r/min以下2．基准刀一般选择精加工刀具3．设定基准刀的补偿值为零(二)：分中对刀：（原理与铣床分中对刀一致）1.对X轴：①利用手轮方式，将基准刀轻轻地碰上工件或毛坯的侧面；②提刀；③F1（机台设定）→输入X → F3（清除坐标）；④将基准刀移到X轴方向的另一个侧面上，直到接触为止；⑤提刀；⑥ F1（机台设定）→输入X → F2（1/2坐标）；2.对Y 轴：（同理对X轴）3.对Z轴：①利用手轮方式，将基准刀轻轻地碰上工件或毛坯的侧面② F1（机台设定）→输入Z →F3（清除坐标）(三)零点偏置：(坐标系的设定)1．前提：将刀位点与编程原点重合时才按照以下步骤进行2．步骤：按F5(设定工件坐标系) →移动光标选择对应的坐标→按F1(自动坐标系设定)(四)刀补设定：（是指刀具的长度补偿）1.将基准刀所对应刀补值清零2.利用单节程式，调用第二把刀具(粗加工刀具)3.利用手轮方式，将此粗加工刀具轻碰上工件上表面时，把此时在屏幕上所显示Z轴相对坐标值记下来4.按F4〔执行加工〕→按F5〔刀具设定〕→将刚记下的坐标值输入到第二把刀具号所对应长度补偿位置处5.其余刀具补偿设定同理第二把刀具设定巡回指导：分组练习1.现场指导分中对刀的步骤及方法2.指导设定工件坐标系3.检查学生所设定的刀具补偿值结束指导：1.由学生提问题并及时解答2.课后总结。

加工中心自动换刀控制系统毕业设计

摘要机床的发展与应用，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应用，机械加工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、机械手与主轴间的自动换刀，加工中心出现故障80%都在上述方面本课题就是针对现有的自动换刀装置进一步减少换刀时间，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以及刀库精确定位。

利用PLC控制液压传动机构，使液压传动更加稳定和精确。

关键词：ATC，刀库，PLC，自动选刀，液压传动AbstractWith the development of NC, the automatic tool changer system is More and moreimportant in the modern advanced manufacture, because the ATC can shorten the cycle time of produ ct manufacturing, improve the precision of product machining. The latestrequirements of machine tool user comprise of diversification of control object,complexity of process, flexible of application and high reliability.The function of tool magazine is that stores the tool and moves the tool which will be used in the n ext manufacturing process to the right changeover position and robot willfinish the change over tool When the tool magazine's capacity is so big and the distance of tool position is more far away the principal axis, there need the tool exchanging unitto implement the changeover work between the principal axis and tool magazine. Theframework of this function include the robot, tools rotation station and changeov er robot. PLC control the use of hydraulic transmission, made hydraulic transmission to morestable and accur ate.Key words: ATC，tool magazine，PLC，tool exchange at random，Hydraulic transmissionII目录第一章绪论 (1)1.1 国内外数控机床的发展情况 (1)1.1.1 国内外数控机床的现状 (1)1.1.2 数控机床发展趋势 (2)1.2 可编程控制技术的现状及发展情况 (3)1.2.1 可编程控制器的特点 (3)1.2.2 可编程控制器的应用 (4)1.2.3 可编程控制器的发展趋势 (6)1.3 本文的主要研究意义与内容 (7)第二章机械手的自动换刀装置研究 (8)2.1 数控机床自动换刀装置的主要类型、特点及适用范围 (8)2.1.1 自动回转刀架 (8)2.1.2转塔头式换刀装 (9)2.1.3带刀库的自动换刀系统 (9)2.2ATC的作用及其组成 (10)2.2.1 ATC的作用 (10)2.2.2 ATC的主要组成 (10)2.3 加工中心机械手自动换刀过程 (13)第三章PLC控制系统设计 (16)3.1 PLC机型的选择 (16)3.1.1 CPU的能力 (16)3.1.2 I/O点数 (16)3.1.3 响应速度 (17)3.1.4 指令系统 (17)3.1.5 机型选择的其它考虑 (18)3.2 PLC控制系统设计 (18)3.2.1 本机I/O与扩展I/O的地址分配 (18)3.2.2 电器的选择 (20)3.3 PLC外部接线图设计 (21)3.4 应用S7-200编制梯形图 (25)第四章液压传动部分的设计 (28)4.1 液压传动系统的特点 (28)4.2 液压传动系统的选择 (28)4.3 液压传动回路设计 (29)第五章机械手三维模型设计 (33)5.1 PRO/E软件介绍 (33)5.2 应用PRO/E进行模型设计 (33)第六章毕业设计结论 (39)参考文献 (40)致谢信 (42)声明 (43)第一章绪论1.1 国内外数控机床的发展情况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。

加工中心自动换刀系统设计(盘式)

摘要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。

关键词：加工中心，刀库，蜗杆蜗轮，液压，PLC。

ABSTRACTTool storage is one of the main components of the automatically-trading-knife installment. Its capacity, position and structure have great influence to the design of the machining centre.16-tool tool storage is widely used in the machining centre. Based on the situation and requirement the 16-tool used, the disc-style tool storage of the 16-tool is designed and some research about its control is made in this paper. The paper illustrates the design project of the 16-tool tool storage firstly, and then explains its operation principle, and at last calculates and designs the structure and control of the tool storage separately by chapters.The design of the structure of the tool storage is the key point of this research. Driving part is a decelerating set of the worm and worm gear. The sizes of the worm, worm gear and axis are calculated. The control parts are tool storage delivering parts, which is completed by the hydraulic pressure and PLC control.Key words: machining centre, Magazine, worm, worm gear, hydraulic pressure, PLC目录摘要 (1)绪论 (3)1引言 (3)1.1加工中心简介 (4)1.1.1加工中心的发展简史 (4)1.1.2加工中心的结构组成 (6)1.1.3加工中心的分类 (7)1.1.4加工中心的发展趋势 (10)2刀库的类型 (13)2.1刀库的类型 (14)2.2刀库的结构与传动 (17)2.3刀库驱动电动机的选定 (20)2.3.1按负载转矩选 (20)2.3.2按加速时的最大转矩选 (22)2.3.3校验 (23)2.3.4分配传动比 (23)3刀库传动机构的设计 (24)3.1初定刀套线速度 (24)3.2刀库传动方式 (24)4.1轴的材料 (32)4.2蜗杆轴的初步估算 (32)4.2.1初步估算轴的最小直径 (32)4.2.2选择联轴器 (32)4.2.3确定滚动轴承的类型 (34)4.2.4初步估计蜗杆轴各段的尺寸 (34)4.3蜗轮轴的初步估算 (35)4.3.1初步估算轴的最小直径 (35)4.3.2确定轴伸处的最小直径 (36)4.3.3确定滚动轴承的类型 (36)4.3.4初步估计蜗轮轴的各段尺寸 (36)4.4轴径的设计与校核 (37)4.4.1 蜗杆轴 (37)4.4.2蜗轮轴的计算 (43)5轴承的校核 (49)5.1蜗杆轴 (49)5.2蜗轮轴 (49)6其它零部件尺寸的设计与计算 (51)6.1回零减速撞块尺寸的计算 (51)6.2刀盘与刀套的设计 (52)6.2.1 刀套 (52)6.2.2 刀盘 (53)6.3刀具（刀座）识别装置 (53)7液压系统的设计 (55)7.1液压缸的载荷组成和计算 (55)7.2液压缸内径以及其它尺寸的确定 (55)7.2.1计算液压缸的主要结构尺寸 (56)7.2.2 油缸壁厚的计算 (57)7.2.3 缸底厚度计算 (58)7.3油缸长度L的确定 (59)7.4液压系统初步设计 (59)8 PLC控制 (61)9结论 (64)10致谢 (66)参考文献 (67)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。

加工中心刀库自动换刀的控制

图! $
#" 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
3
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
3
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

加工中心自动换刀程序的编制

加工中心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。

(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。

…N02 G28 Z0 T02 Z轴回零，选T02号刀；N03 M06 换上T02号刀…缺点：选刀时间大于回零时间时，需要占机选刀。

2)在Z轴回零换刀前就选好刀…N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直线插补，选T02号刀N11 G28 Z0 M06 Z轴回零，换T02号刀…N20 G01 Z_ F_ T03 直线插补，选T03号刀N30 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 顺圆弧插补3)有的加工中心（TH5632）换刀程序与上略不同…N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直线插补，选T02号刀…N30 G28 Z0 T03 M06 Z轴回零，换T02号刀，选T03号刀N40 G00 Z1N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圆弧插补…注：对卧式加工中心，上面程序的G28 Z0应为G28 Y0 。