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毕业论文《刀库控制系统设计》 .doc

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毕业论文《刀库控制系统设计》 .doc

第I页附录1刀库的主要电气连接图是CAD图,上传不起、所以就对不起了朋友些要是想要可以加我小号QQ731936696第II页目录第1章绪论.........................................................11.1刀库系统的发展趋势.........................................11.1.1高效能的产品..........................................11.1.2轻量化、低成本的产品..................................11.2刀库系统的发展方向..........................................21.2.1精密和简易的两极化并存................................21.2.2常规刀库的高速化、轻量化..............................2第2章加工中心刀库的机械结构.......................................32.1ATC刀具自动换刀装置........................................32.1.1刀具自动换刀装置的基本要求............................32.1.2刀具的选择方式........................................32.2刀库........................................................42.2.1刀库的类型............................................42.2.2刀库的容量............................................62.2.3刀库结构..............................................62.2.4刀库的转位............................................8第3章刀库的工作过程及控制系统设计................................103.1斗笠式自动换刀装置.........................................103.1.1自动换刀动作原理.....................................103.1.2自动换刀指令格式.....................................113.2斗笠式刀库的PMC控制要求...................................113.3与刀库相关的电气连接.......................................113.3.1主轴准停控制信号ORCMA(G70.6)/ORARA(F45.7)........123.3.2宏程序所用的系统变量.................................123.3.3宏程序调用及刀库相关系统参数.........................133.3.4换刀宏程序...........................................143.3.5PMC控制程序.........................................15第4章自动换刀系统的PLC的应用....................................22第III页4.1刀库选刀方式...............................................224.2PLC实现随机换刀...........................................224.2.1ATC的组成和刀库数据表...............................224.2.2刀具的识别...........................................234.2.3刀库数据表的修改....................................24第4章自动换刀系统的常见故障及排除................................264.1刀库及换刀机械手的维护要点.................................264.2刀库的故障.................................................264.2.1刀库乱刀故障.........................................264.2.2换刀过程中出现撞刀故障...............................274.2.3换刀过程出现掉刀故障.................................274.2.4自动换刀过程没有完成故障.............................28总结...............................................................29致谢...............................................................30参考文献...........................................................31附录1刀库的主要电气连接图.........................................32第1页第1章绪论1.1刀库系统的发展趋势近年来刀库的发展俨然已超越其为配备的角色,在特有的技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能、高可靠度及多任务复合等概念产品,多样化产品,左右工具机在生产效能及产品精度的表现。刀库的容量、布局,针对不同的工具机,形式也有所不同,根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为斗笠式刀库、圆盘式刀库、链条式刀库。其发展趋势为1.1.1高效能的产品发展符合高荷重、高容量、高速化概念之刀库产品。1.1.2轻量化、低成本的产品发展符合重量轻、成本低概念之刀库产品。在此概念基础下,刀库产品之发展现况为(1)超重刀具负荷之刀库的发展发展出刀链系统能承载重量70kg以上之超重刀具,拥有强力锁刀装置之稳固刀链架构,可防止重型刀具于运转中坠落。(2)高效率且定位精确的驱动及选刀系统的发展发展出高精度系统配置日系高质量、高定位梢度之伺服电动机及减速机,以符合选刀迅速、换刀精确的主要性能需求。(3)多型式刀具容载刀库的发展发展出同时可容纳多种型式刀具(如ISO50及ISO60)的刀链系统,也被视为是必须时常变换使用多种主轴之加工中心的必备装置。(4)不同型式刀其及任意点之换刀系统的发展可以同时夹取不同型式刀具如ISO50及ISO60,因应需求必须有不同的刀具。为了缩短换刀时间,多点式或任意点式之换刀系统是有必要的。(5)轻量化、低成本架构之刀库的发展发展出轻量化之塑钢射出刀套架构,整体重量较传统刀库减轻100kg以上,成本大幅降低之刀库。(6)大型及高容量刀库的发展在机床多功能之趋势演化下,大量的刀具被使用在同一台机床上,刀库之架构必须兼顾换刀效率及储刀效能,多变的刀库型体(可容纳120/180/200把以上刀具)及多样精密之换刀系统(如各种立式、卧式、立卧单点及多点式换刀系统),是其主要之特色。第2页1.2刀库系统的发展方向刀库系统作为自动化加工过程中所需的储刀及换刀需求的一种装置,为数控机床缩短机床非切削时间,降低劳动强度提供了必要条件,是数控机床的重要功能部件,必将向以下几个方向发展。1.2.1精密和简易的两极化并存一方面随着主机的单机多任务复合化发展,刀库也必将向容量大、结构精、速度快、效率高的方向发展,以适应主机的高转速、高精度和强力切削的机械特性。此类刀库大部分为卧式刀库,有下面几个特点(1)可远距离传输。(2)换刀时可同步打刀,缩短换刀时间。(3)大容量且可扩充。(4)高效且精准的驱动和选刀系统(5)控制系统复杂。(6)刀具重量大。比如,适合五轴联动的立卧转换伺服刀库。而另一方面刀库仅作为单纯的储刀仓功能存在,主轴主动抓刀的固定地址换刀刀库也是发展的方向之一,此时刀库好比数控系统的一个控制轴,仅有旋转定位功能,如立车刀库、转盘刀库等。1.2.2常规刀库的高速化、轻量化尤其以40盘式刀库为代表,换刀速度和刀库重量已经成为衡量刀库性能的主要参数之一,比如,吉辅40盘式刀库的换刀速度1.1s,重量已经降到295kg。1.2.3低碳、环保、智能、安全在选材上更环保,在制作过程中减少消耗、使用过程智能、安全等也是刀库发展的方向之一。第3页第2章加工中心刀库的机械结构2.1ATC刀具自动换刀装置为进一步提高数控机床的加工效率实现一次装夹即可完成多道工序或全部工序加工的方向的发展需求,必须有自动换刀装置,以便选用不同刀具,完成不同工序的加工工艺。2.1.1刀具自动换刀装置的基本要求为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具的装置称为自动换刀装置。自动换刀装置应当满足的基本要求为①刀具换刀时间短且换刀可靠。②刀具重复定位精度高。③足够的刀具储存量。④刀库占地面积小。2.1.2刀具的选择方式按数控装置的刀具选择指令,从刀库中将所需要的刀具转换到取刀位置,称为自动选刀。在刀库中,选择刀具通常采用两种方法。(1)顺序选刀在加工之前,将加工零件所需刀具按照工艺要求集资插入刀库的刀套中,顺序不能不差错,加工时按顺序调刀称为顺序选刀。加工不同的工件时必须重新调整刀库中的刀具顺序,因而操作十分繁琐,而且加工同一工件中各工序的刀具不能重复使用。这样就会增加刀具的数量,而且由于刀具的尺寸误差也容易造成加工精度的不稳定。其优点是刀库的驱动和控制都比较简单。因此这种方式适合加工指较大、工件品种数量较少的中小型自动换刀数按机床。(2)任选刀具这种方法根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具,刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列,可以任意存放。每把刀具都编上代码,自动换刀时,刀库旋转,每间刀具都经过刀具识别装置接受识别。当某把刀具的代码与数控指令的代码相符合时,该把刀具被选中,刀库将刀具送到换刀位置,等待机械手来抓取。任意选择刀具法的优点是刀库中刀具的排列顺序与工件加工顺序无关,第4页相同的刀甚至可重复使用。因此,刀具数量比顺序选刀的刀具可以少一些,刀库也相应的小一些。2.2刀库刀库是自动换刀装置的主要部件,其容量、布局以及具体结构对数控机床的设计有很大的影响。刀库中的刀具的定位机构是用来保证要倒换的每一把刀具或刀套都能准确地停在换刀位置上。采用电动机或液压系统为刀库转动提供动力。根据刀库所需要的容量和取刀的方式,可以将刀库设计成多种形式。2.2.1刀库的类型刀库的功能是储存加工工序所需要的各种刀具,并按程序指令把将要用的刀具准确地送到换刀位置,并接受从主轴送来的已用刀具。刀库的储存量一般在864把范围内,多的可达100200把。(1)鼓(盘)式刀库在盘式刀库结构中,刀具可以沿主轴轴向、径向、斜向安放,刀具轴向安装的结构最为紧凑。但为了换刀时刀具与主轴同向,有的刀库中的刀具需在换刀位置作90°翻转。在刀库容量较大时,为在存取方便的同时保持结构紧凑,可采取弹仓式结构,目前大量的刀库安装在机床立柱的顶面或侧面。在刀库容量较大时,也有安装在单独的地基上,以隔离刀库转动造成的振动。盘式刀库的刀具轴线与鼓轴线平等刀具环行排列,分径向、轴向两种取刀方式,其刀座结构不同。这种鼓式刀库结构简单应用较多,适用于刀库容量较小的情况。为增加刀库空间利用率,可采用双环或多环排列刀具的形式。但鼓直径增大,转动惯量就增加,选刀时间也较长。如图21所示为鼓式刀库。

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