小型立体加工中心的换刀装置设计与控制研究

绪论1.1加工中心概述现代工业水平飞速发展。许多生产厂家对加工中心提出了更高的要求，加工中心已成为人们关注的焦点。数控加工中心是目前制造业中不可或缺的设备，它适用于大多数结构复杂，精度较高的零件加工。加工加工中心与普通数控机床最大的不同在于拥有自动换刀装置。自动换刀装置包含多个组成部分。刀库能够放置多把刀具，并将下一道工序所用到的刀具准确无误地送到换刀位置,使主轴上的旧刀与刀库里的新刀进行交换。当刀库较大时,其与主轴的距离会增大，换刀时间会增长,因此需要在主轴和刀库之间配备一个换刀机构来缩小换刀时间。想要实现这一功能需添加辅助机构机械手REF_Ref24684\r\h[1]。它的主要作用是实现新刀具与旧刀具的装卸和主轴头与刀库之间的刀具转换。驱动装置需要控制系统发出指令，驱动刀库和机械手完成换刀，一般选择步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构REF_Ref25095\r\h[2]。每台数控加工中心设备都有自己的刀库，可以实现自主换刀，这也是和其他数控设备的根本区别。数控加工中心的切削利用率很高，工件装夹一次就可以实现多道工序的加工，缩短了加工时间，提高了生产效率，特别符合高精密零件的加工要求。大大降低了高精度零件加工过程中所会产生的误差REF_Ref25161\r\h[3]。这是加工中心的显著特点。经济效益较高。1.2小型立式加工中心的发展现状及趋势加工中心至少三轴联动，最多有五轴联动，立式加工中心具有一定的立柱高度范围，无法加工大型箱体零件，但立式加工中心刀具运动轨迹明显，方便观察工件夹紧，在检测和调试中定位准确，冷却条件容易控制，切削屑容易排除和清理，所以，在现代工业中立式加工中心发展比较迅速，应用较广泛REF_Ref25210\r\h[4]。在此之前，加工中心加工零件，不仅需手动拆卸刀具，而且还需拆装工件，会占用大量的时间。为了使生产效率不断提高，就不得不减少非切割时间。因此，自动换刀系统的不断改进已成为了加工中心的发展趋势。当今，生产商对于大中型立式加工中心的自动换刀装置研究都趋于成熟化和商业化。为了适应工业的发展，小型自动换刀装置应运而生。采用小型自动换刀装置，可省时、省力。数控机床的加工中心是可以一次装夹并多次加工的机床，其只需编写好程序，修改键盘按键，对关键部位进行技术测量就可以，加工完零件后，对零件进行拆卸，随时查看机床设备的运转是否正常，由于数控机床具有信息化和专业化的特点，所以我们可以准确的观察到零件的加工时长。加工中心可以分为卧式加工中心、立式加工中心和万能加工中心，其区别在于机床上主轴的位置不同。数控加工中心是一种比较系统全面的数控设备。其适合加工形状不规则、精度要求高的中小批量、多品种的产品。利用加工中心加工可以节省工件来回装夹的时间，为新型加工中心的基本设计和改造节省了大量资金和时间，在企业中具有很强的竞争力。为了提高生产效率，减小空间使用，大多数加工中心的自动换刀装置都采用单臂双爪机械手换刀，其结构简单，一般情况下机械手安装在加工中心主轴与刀库中间位置，可以保证换刀的衔接。气缸为保证换刀提供动力源，驱使机械手旋转和上下移动，使换刀能够正常准确的实现。刀库采用圆盘式结构。自动换刀系统由刀库电机、刀具装夹、传动装置等组成，刀库电机为保证换刀的正常运行提供动力来源。想要精准定位刀具，轴向和径向定位都必须可靠有效。传动装置主要进行动力传动，传动装置一般包括链传动，齿轮传动，皮带传动等，以实现零件加工过程中换刀所需的动力。1.3自动换刀装置商业化的意义自动换刀系统可通过修改程序来改变机床使用的刀具，工件一次安装，转换主轴刀具，完成多道工序加工。基于此，自动换刀装置成为加工中心区别于普通数控铣床的关键标志，是提高机械加工生产效率的关键部件REF_Ref25298\r\h[5]。在工序较多的复合加工中，换刀时间会影响加工时长。因此，提高换刀装置换刀的准确性和快速性、换刀动作的简易性，对加工中心的生产效率具有重大意义。目前，我国加工中心的自动换刀装置大多从日本、德国等发达国家采购。主要原因如下：一是国内厂家生产的产品性能相对较差，在价格上没有优势；二是进口的产品虽然价格高，但在整机中所占份额不大，在运行状况、使用寿命等方面性价比较高。近年来国内自动换刀装置的性能有很大的提高，但用户仍不愿购买。与国外成熟、先进的产品相比，国内的自动换刀装置无任何优势，其在换刀速度、换刀精准性等许多方面仍需进行突破REF_Ref25347\r\h[6]。因此，本设计将对国内外加工中心自动换刀装置的结构和控制系统进行较全面的分析研REF_Ref25402\r\h究REF_Ref25402\r\hREF_Ref25402\r\h[7]。通过对比，选择合适、性能稳定的部件组成新的换刀装置，并优化换刀控制系统，缩短产品制造周期，适应市场需求。1.4研究意义及主要完成工作自动换刀装置包含很多零部件，只有各个零部件之间相互配合，才能实现准确换刀。以前的数控机床大多是加工完一道工序后，待机床停下，工人手工换刀，并进行重新装夹和定位。有了换刀装置后完全不需要人进行干预，只需编写好程序即可，并且不需要辅助的设备。用机械手替代人手，缩短换刀时间，提高换刀速度，大大节省了人力资源REF_Ref25455\r\h[8]。自动换刀装置在数控加工中心的整体结构设计和实际生产中起着重要的作用，其类型也越来越多。本论文研发的自动换刀装置主要适用于小型机械设备，要求体积小，结构紧凑，性价比高。主要完成以下工作：（1）深入调查企业、国内外市场的自动换刀装置生产技术。对资料进行汇总，从而使本论文具有可行性。（2）对加工中心刀库和机械手进行方案设计，并对主要参数计算与校核。通过多种结构方案的组合，选择性价比高的设计方案，确定整体设计方案。（3）对传动轴进行设计和计算。对比不同种类的机械手和刀库，选择合适的零部件，确定零部件设计方案。（4）熟练运用软件绘制总装图及部分零件的零件图。（5）编程并对PLC控制系统进行调试。1.5小结本论文目的是研究加工中心自动换刀装置的结构设计和控制的一般方法。经过大量调查研究，发现大多数自动换刀装置的成本过高，其中有些自动换刀装置的性能并不理想。在我国，绝大多数换刀工作仍由人来完成。因此，本论文首先针对小型加工中心换刀成本高、性能差的问题，设计了小型加工中心的自动换刀装置。2自动换刀装置的类型及设计特点2.1运动方案的设计加工中心的主运动由主传动系统控制。部分进给运动由工件自己完成，工件和工作台同时移动；部分也可以由刀具完成，控制刀具的运动轨迹，对零件切削REF_Ref25726\r\h[9]；极少数的数控机床是由刀具和工件来共同协作完成。如图2-1所示：（1）工件进给运动由自身完成，工作台和升降台通过X、Y方向进行加工；（2）刀具固定在立柱上，工作台完成一个方向的运动。另外两个方向的运动由刀具随立柱共同完成。（3）当工作台固定不动，刀具随立柱可实现三个方向的进给运动。（4）刀库、电柜等装在立柱侧面的横梁上。主轴体积较小。刀具来完成垂直进给运动，工作台实现X、Y两个方向的进给，一般对质量较轻、体积较小的工件进行加工REF_Ref25686\r\h[10]。图2-1加工中心运动方案2.2总体布局通过对上述运动方案的分析研究，小型立式加工中心自动换刀装置的零部件选择设计如下：延续目前市场上自动换刀装置的基础部件，包含刀库和机械手爪，刀库的位置选择在立柱的侧面，机械手的位置在主轴与刀库中间，均固定在横梁上。机械手选择单臂双手机械手，气缸为机械手运动提供动力源；刀库选择圆盘型刀库，通过蜗轮蜗杆传，如图2-2所示。图2-2刀库结构总图2.2.1刀库的结构设定刀库的作用就是存储刀具。其需要定位机构让刀具运动，选择要使用的刀具，用来保证换刀的准确性。常见的刀库有以下几种REF_Ref24220\r\h[11]：（1）转塔式刀库包括水平转塔头和垂直转塔头两种类型。转塔上通常有6~8根轴，每个轴上都有一把刀具，都固定于同一转塔上；一般用于简单的机型。根据控制系统指令，把即将使用的刀具移动到相应位置，确保准确换刀。（2）盘式刀库盘式刀库呈圆盘状，刀具储存一般不少于8把刀，一般不会多于32把刀，刀具垂直排列在盘面，这种形式排列的刀库结构简单紧凑，储刀数量也相应较大，应用较多，适用于中小型加工中心REF_Ref24337\r\h[12]。如图2-3所示：图2-3盘式刀库的形式（3）链式刀库主要分为单环链和多环链，链环形式可变化，结构灵活；取刀和选刀也较为简单REF_Ref31261\r\h[13]。适合刀库容量大的场合，占用空间比例较小，一般刀具数都在30~120把。刀库独立安置在机床外面的立柱上。如图2-4所示：图2-4链式刀库的形式2.2.2机械手的结构设定机械手的结构形状会影响换刀时长

，其结构形状很多，主要包含以下几种：（1）单臂机械手单手式：换刀臂一端有抓手REF_Ref31450\r\h[14]REF_Ref31450\r\h换刀动作全部由换刀臂控制抓手实现，其结构简单，但换刀动作繁多、所用时间较长。适用于主轴轴线平行或垂直的情况REF_Ref31995\r\h[15]。双手式：换刀臂两端都有抓手新旧刀具的装卸可同时进行，动作简单，换刀时间短。适用于主轴轴线与刀座平行的情况。（2）双臂机械手两个机械手臂端都有一个抓手其换刀动作与人手类似，不仅可换刀还可运输刀具。形状结构复杂，换刀快。本设计采用回转式单臂双手机械手，适用于各类加工中心。这种机械手的装卸刀动作同时进行，动作简单，换刀快。对机械手的研究发现，其可采用油缸运动，活塞固定；或活塞运动，油缸固定的结构。机械手臂想要实现回转运动，其需活塞运动提供动力输出，通过齿轮齿条传输动力来完成。调节活塞行程控制其回转角度。如图2-5所示。图2-5机械手结构图2.2.3驱动装置的选择机械手的驱动方式有以下两种：（1）液压式：油缸的左右腔进油可实现刀具的装卸。机械手固定在套筒上，活塞杆固定，在驱动时缸套与套筒同时移动REF_Ref32136\r\h[16]。（2）凸轮联动式：通过凸轮驱动摆杆完成插刀和拔刀动作，机械手回转动作由凸轮带动滚子盘直接驱动，也可再添加一对齿轮进行驱动REF_Ref32286\r\h[17]REF_Ref32286\r\h。2.2.4刀套结构查阅相关资料，了解了刀套的结构和形状。由于本论文设计小型加工中心，加工的零件大多为中小型，刀具的尺寸不会太大，所以选择对照40号刀柄的尺寸参数设计刀套。如图2-6所示：图2-6刀套结构图2.3单臂双手机械手的结构及工作原理机械手爪固定在主轴的末端，圆盘也固定在轴上，齿轮连接主轴并套在主轴上。当开始换刀的时候，气缸向左移动，齿轮受力的作用逆时针旋转，由于气缸处于主轴上方，圆盘的末端销插入了齿轮的槽中，因此齿轮驱动手臂主轴和手爪移动到固定抓刀位置，抓住刀具后，气缸开始向下移动，推动机械手臂主轴将刀具拔出，主轴上的圆盘与主轴共同下移，端面销与齿轮分离，并与齿轮进行组合，拔出刀后，气缸向左移动，受力继续逆时针旋转，旋转达180度实现手爪移位REF_Ref28905\r\h[18]。移位完成后，气缸向上移动，完成刀具插入动作，将齿轮拉开并啮合。插入后，气缸向右移动，以保证手爪回到其初始位置。等待下一道工序的换刀指令。如图3-7所示：图3-7换刀动作顺序图2.4自动换刀装置材料的分析选择机械手臂材料主要由其工作情况决定，在进行设计时必须综合考虑，能够使机械手臂完成多种运动。因此，要符合以下要求：选择较轻型的材料。轻型材料可以提高换刀速度，使移动迅速，提高运转的精度。需要考虑机械手与各部件之间产生摩擦的程度，保证运动的稳定性，手臂振动会降低精度。在机械手臂的材料选择上，要考虑手臂的轻度、刚度、外观等多种因素。材料不仅要抗震、抗压、强度高、屈服极限高，而且还要耐腐蚀和耐热性好，提高运转时的摩擦性、耐热性以及耐腐蚀性REF_Ref29035\r\h[19]，可增加其使用时间。基于对材料要求分析，本设计的机械手臂大部分采用铸造件，机械总质量的一半甚至70~80%都是由铸件构成。铸件的应用范围很广，其具备刚度高，整体性强，吸振减振能力强等优点。自动换刀装置的主轴则选用碳素钢材料，其应力敏感性较低，用热处理可提高其综合性能；而且价格较低廉，所以主轴材质选择碳素钢。机械手爪要插刀和拔刀，手爪与刀具会频繁接触，所以要选择高耐磨性和高强度材料，可用45钢进行热处理，达到其性能要求，并对接触频率高的地方进行渗碳处理。前臂可选择轻型的铝合金件，不仅能达到强度要求还能承受一定的载荷。中臂也要有足够的的强度和硬度，不然无法承受前臂的重量。另外需在中臂的平板上距离相同间距加一块肋板，降低机械手的总质量。底座具有支撑作用，其要承受机械手的全部载荷，材料选择上需具备高强度和减振效果好等特点，可选用HT200。最后，必须对机械手中各个移动副的接触表面进行渗碳处理，提高其使用寿命。2.5自动选刀过程分析刀库用于储存刀具，机械手爪用于新旧刀具装卸。所谓自动选刀，就是将选刀指令传送给加工中心的CNC设备上，然后刀库移动将刀具传送到正确的换刀位置。目前，刀具选刀方式有以下几种REF_Ref25464\r\h[20]

：刀套编码方式：就是对刀库中的所有刀座进行编码，刀具放入刀座后对应着刀座的编码，也就是说，刀具在刀库中的位置是固定的REF_Ref26228\r\h[20]REF_Ref32727\r\h。这种编码操作简单，可有效控制换刀步骤。但存在的不足是刀具无法重复调用，如果刀具不按顺序放入相应的刀座中，会产生严重的后果，无法准确完成加工工序。刀具编码方式：就是对每把刀具进行编码，可在刀库中任意放置，在收到换刀指令时，刀库转动的同时刀具接受“刀具识别器”的识别，当刀具的代码与指令代码相同时，刀库会将识别成功的刀具转动指定位置等待换刀。这种方式是通过系统软件来完成选刀，用程序控制来代替人工可大大降低选刀时的误差，提高选刀准确性，降低人工等成本。现如今机械工业发展迅速，这种选刀方式被广泛应用于加工中心。本论文采用PLC控制系统换刀，通过PLC控制系统接收数控装置发来的换刀指令和所需刀具代码，驱使刀库转动，“刀具识别器”对刀具代码进行逐一识别，当遇到相同代码的刀具后，将刀送到指定的位置，等待换刀

。当完成加工后，机械手会将刀具装回刀库，等待下一个换刀指令；并选择出下一道工序要用的刀具，使其移动到预备刀架中。2.6小结本章节介绍了自动换刀装置的需求，并对其功能做了简单介绍，阐述了设计自动换刀装置的必要性。通过对刀库、机械手、刀套、驱动装置、控制系统等方面的分析和选择比较，明确了自动换刀装置的总体设计方案。3传动轴的设计轴是数控机床的重要组成零部件。轴可用来支撑部件、完成拔刀和插刀动作、并交换刀具。由于自动换刀装置中的运动和动力传递很多，所以需要用到轴的种类也不尽相同。无论是支撑刀库的轴，还是电机的主轴，它们发挥的作用都是有区别的。设计轴要保证其能够有准确的工作位置，外形和尺寸应使其发挥出最大的作用；轴和轴套要高度契合，不仅要拆卸方便还要便于清理；其材料必须具备高硬度、耐摩擦、性能稳定等特点。轴的结构设计及校核主要由其受力方向和大小决定。3.1蜗杆的设计与校核3.1.1初步估计蜗杆轴各段的尺寸由于刀库运动需要蜗轮蜗杆的传动来实现，所以选择角接触球轴承（GB292-94）。通过对蜗杆轴的零件受力分析，并使其要达到位置和定位的要求，初步确定了轴的类型，该轴是5段的阶梯轴。如图3-1所示：图3-1蜗杆图估计各段尺寸：因为1、3段轴上各装有一个角接触轴承，其直径d=35mm。为了能够使轴正常运转，阶梯轴1、3段的轴径估计为ϕ35mm,长度估计为25mm。由于蜗杆上包含齿根圆直径为ϕ47.88mm，因此2段轴径估计为ϕ42mm，长度估计为250mm，4、5段轴径分别估计为ϕ30mm、ϕ25mm，长度估计为50mm、100mm。3.1.2蜗杆轴蜗杆受力： 蜗杆受力：如图3-2所示：垂直面受力:解得：图3-2垂直面弯矩如图3-3所示：图3-3水平面受力如图3-4所示：图3-4水平面弯矩如图3-5所示：图3-5合成弯矩如图3-6所示：图3-6转矩如图3-7所示：图3-7许用应力:应力值:，应力校正系数:当量弯矩:（3-1）蜗杆中间截面处：（3-2）在左轴颈中间截面处：（3-3）当量弯矩如图3-8所示：图3-8校核轴径:齿根圆直径:（3-4）轴径:（3-5）（3-6）校核转轴的强度:对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个截面受到的应力分析判断，得到其具有较大的应力和应力集中，以下是对截面Ⅰ进行安全系数校核。对称循环疲劳极限：，，疲劳极限；（3-7）（3-8）脉动循环疲劳极限：（3-9）（3-10）等效系数:（3-11）（3-12）截面Ⅰ上受到的应力:弯矩:弯曲应力幅:（3-13）弯曲平均应力:（3-14）扭转切应力:（3-15）扭转切应力和平均切应力:（3-16）弯曲安全系数:，（3-17）扭转安全系数:（3-18）复合安全系数：（3-19）结论：通过对蜗杆表面的受力分析和疲劳极限的计算校核，证明截面Ⅰ完全符合所要要求的受力强度，是安全可靠的。3.2蜗轮的设计与校核3.2.1初步估计蜗轮轴各段的尺寸由于刀库运动需要蜗轮蜗杆的传动来实现，所以选择角接触球轴承（GB292-94）。通过对蜗轮轴的零件受力分析，并使其要达到位置和定位的要求，初步确定了轴的类型，该轴是6段的阶梯轴。如图3-9所示：图3-9估计各段尺寸：因为2、6段轴上各装有一个角接触轴承，其直径d=50mm。为了能够使轴正常运转，因此，可以基本确定2、6段轴的直径为，长度为；直径为，长度为，键149，L=80mm；直径为，长为50mm；直径为，长为10mm；5段直径为，长为60mm，3.2.2蜗轮轴蜗轮受力：圆周力（3-20）径向力（3-21）轴向力（3-22）涡轮的垂直面所受力，如图3-10所示：图3-10垂直面弯矩如图3-11所示：图3-11水平面受力如图3-12所示：图3-12水平面弯矩如图3-13所示：图3-13合成弯矩如图3-14所示：图3-14转矩如图3-15所示：图3-15许用应力值：，应力校正系数：当量转矩：如3-16图所示当量弯矩：在蜗轮轴的中间截面处；（3-23）在左轴颈中间截面处；（3-24）当量弯矩如图3-16所示：图3-16轴径：（3-25）（3-26）校核轴的强度对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个截面所受到的应力分析判断，得到其具有较大的应力和应力集中，以下是对截面Ⅰ进行安全系数校核。循环疲劳极限，，疲劳极限：脉动循环疲劳极限：等效系数：弯矩（截面Ⅰ）：（3-27）弯曲应力幅：（3-28）弯曲平均应力：（3-29）扭转切应力：（3-30）扭转切应力幅和平均切应力：（3-31）弯曲安全系数：（3-32）扭转安全系数：（3-33）复合安全系数：（3-34）结论：通过对蜗轮表面的受力分析和疲劳极限的计算校核，证明截面Ⅰ完全符合所要要求的受力强度，是安全可靠的。4自动换刀装置PLC控制研究4.1PLC的发展现状可编程逻辑控制器简称为PLC，是一种用于工业控制的计算机系统，其操作简单，具有很强的控制功能，广泛应用于各个行业。PLC由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出单元（I/O）、电源和编程器等部分组成REF_Ref831\r\hREF_Ref1637\r\h[21]。目前，微电子技术的发展已经趋于成熟化，由当初的16位和32位微处理器变成了多处理器同时工作。不仅增强了其控制功能，减小了体积，而且还降低了制造成本，提高了其工作的可靠性。随着I/O和通信网络等技术的的不断发展，使PLC成为了现代工业化生产自动化的一大重要支柱。经过这么多年的发展，国内PLC的生产厂家大约有三十家，但是国内的市场对于国内自主研制的PLC并不买账，仍然购买的是国外生产厂家制造的产品REF_Ref1637\r\hREF_Ref1722\r\h[22]。PLC的发展趋势：1、发展性价比高且小型PLC2、向通信网络化发展3、向模块化、智能化发展4、向编辑语言和编程工具的多样化和标准化发展4.2系统自动换刀流程PLC的作用是控制自动换刀，驱动自动换刀装置来装卸刀具。机械手和刀盘在初始位置等待换刀指令——刀盘接收系统给出的指令后旋转，将下一道工序要使用的刀具移动到目标位置，机械手取刀——装刀，完成这一步骤后，机械手将使用过刀具卸下，将其装回刀库，机械手返回初始位置，等待下一个换刀指令。工作步骤：加工中心完成零件的一道加工工序后，系统会发出换刀指令，机械手将旧刀具卸下，然后将其放回刀库中，并在下一道工序开始前，将所需刀具安装在主轴上，机械手返回到初始位置，等待即将进行的加工工序完成，系统发出下一个换刀指令。通过PLC来控制步进电机的角位移，并且还要控制电磁阀的关闭

，步进电机的主要作用是驱动机器人手臂的旋转以及让刀库能够运动到指定位置，电磁阀则用于驱动气缸运动，保证机械臂能够自由伸缩，并做到上升和下降REF_Ref1869\r\h[23]。4.3I/O点的分析与PLC选型4.3.1I/O点的确定通过对比PLC控制器和DCS控制器，发现在同I/O点数的情况下，PLC的制造成本和维修成本都会比较低。其没有专门的操作站，一个PLC控制器最多可以接收8000多个I/O点。以下是对PLC控制元件和I/O地址的分析，分别如表4-1、4-2、4-3所示。表4-1系统控制元件序号符号名称型号规格1SB1手动开关LA2绿色2SB2停止开关LA2红色3PRS接近开关LB08-2KM54SA转换开关LA18-22X3DC24V5FUPLC主回路熔断器RC1-106FUPLC输出回路熔断器RC1-147VD续流二极管2AK31A表4-2输入地址口分配输入地址X001启动按钮X002停止按钮表4-3输出地址口分配输出地址对应的外部设备Y000刀盘（旋转45度）Y001刀盘（旋转90度）Y002电磁阀YA1（刀库前移）Y003电磁阀YA2（刀库后移）Y004电磁阀YA3（松刀）Y005电磁阀YA4（抓刀）Y006工作台后移到位Y007工作台前移到位4.3.2PLC选型FX系列的PLC综合考虑了应用中的功能和信息作用，是目前市场上性价比较高的集成型PLC。其基本指令为0.08μs/步，能够做到高速化、高精度的控制。而且体积小、不会占用大量空间，编程方便。从多方面考虑，FX2N—32MR—001型PLC完全适合本论文设计的自动换刀装置。本设计的换刀机械手需要的输入和输出点如上图所示，均选择16个点的输出和输入。4.4PLC控制的应用研究通过对PLC型号的选择，从而间接的确定了继电器的输出电压，其直流电压一般控制在30V以下，交流电压一般为150V;由于本设计采用FX系列的PLC，所以主回路中的电流规定在5-7mA之间；为了保证机器能够正常稳定的运转，则需要自备电源模块，提高控制系统的安全稳定性。（1）开关选择在PLC控制系统中，对于机床上控制开关的要求并不高，大多都是一些非常常见得，常规的开关完全可以满足其要求。对于手动或停止开关，一般会选择LA2的普通按钮开关，通过开关颜色进行区分，绿色为手动开关，红色为停止开关。现代数控机床都已实现自动化，由系统自动控制，则需要再安装一个转换开关。在开关的选择时主要考虑其额定电压电流以及输入输出的参数值REF_Ref2428\r\h[24]REF_Ref2428\r\h。（2）熔断器选择为了提高整个控制系统的安全性，则需要熔断器能够快速熔断，保护电路。由PLC控制系统可知其输入的电流最大能达到3A，为了保证主回路的安全，选择RC1—3型号的熔断器；因为继电器的输出点上电流为2A，但其输出时需要5个点进行控制，所以选择RC1—10型号的熔断器来保护继电器上的电路安全。（3）整流器选择想要保证控制系统的稳定可靠性，大幅降低电压产生的波动对于整个控制系统的影响。需要安装整流器，将交流电转换成直流电，使电路更加稳定。通过对整流器的类型分析，选择ZBA-10/24型号的整流器。（4）I/O口保护选择查阅有关资料，结合上文I/O的地址分析，其输入端的电流为标准电流并且阻值为3000Ω，所以输入端电路比较安全，不用做专门的保护。但是输出端与输入端则不同，需要安装左右双向的AK4型二极管进行保护，额定电流要达到2A，阻值在50Ω左右。4.5PLC程序梯形图根据上文的分析选择，确定了PLC的控制系统型号，为了能够与控制系统更好的配合，在编程软件上还是选择三菱开发的编程软件，通过对比分析，得到SWOPC-FXGP/WIN-C型编程软件的性价比更高、配合更稳定。结合控制系统要求，绘制梯形图，如图4-4、4-5所示：图4-4梯形图语句表：图4-5语句表4.6PLC程序调试程序的编制不是一次就可以成功，当编写好PLC程序后，要进行模拟实验，寻找其中存在的问题，并反复的修改，保证机器能够正常、高效的运转。在进行程序的调试过程中，要考虑在实际操作中会出现的问题，对其进行预防、修正。尽量编写出不会出现问题且能符合实际生产要求的程序。经过不断的调试，程序如下：0LDIT01ANDX0002ANIY0063ANIX0014OUTY0005OUTTOK1006LDX0017ANDX0008LDIT19ANDY00610ANIX00111OUTY00112OUTT1K20013LDX00114ANDX00015LDM800216SETS017SETS018LDS019RSTY00220SETY00321LDY00022SETY00323SETY00324LDS2025RSTY00326SETY00227LDY00528SETS2429SETS2430LDS2431RSTY00232SETY00333LDY00234OUTY00435LDIT236ANDY00437OUTY00638OUTT2K5039LDIT240ANDY00441LDY00142ANIT343OUTY00744OUTT3K5045LDY00146ANDY00447LDY00748OUTY00549OUTY00150END总结本论文设计的是小型立体加工中心的换刀装置，要求做到结构紧凑、换刀快和精度高。通过对国内外自动换刀装置结构、功能等多方面分析，对其主要零部件进行对比选择，对刀库传动机构的蜗轮蜗杆进行设计计算以及校核。现做如下总结：（1）查阅相关文献资料，对自动换刀装置的国内外研究成果进行阐述。对比国内的研究成果，发现我国的自动换刀装置在设计中存在一定的缺陷，与国外的技术存在差距。国内大多数厂家对于国产的自动换刀装置并不买账，还是从一些工业发达国家进口。因此，对换刀装置的研究成为了影响我国工业发展的重大因素。（2）通过对比国内外的设计方案，制定合理的设计方案，保证设计出的自动换刀装置性价比高、经济实惠、换刀速度快、所占空间小。根据设计的方案，需要对各个类型的零部件进行比较，使其组成性价比更高的新结构，并对刀库传动系统中的涡轮蜗杆轴进行设计计算与校核，缩短换刀时间，提高加工中心的生产效率。（3）对不同型号的可编程控制器进行对比。最终选择三菱编程软件进行PLC换刀控制，并现场调试，成功地达到了预期的工作要求。PLC的选择要保证具有可靠性强、价格低廉、简单结构、扩展性大等特点。操作人员可在编程器上编写相应的程序，来精准确定每一道工序要用的刀具。根据自动换刀的动作，编写对应的PLC程序。最后进行不断的调试改进，实现手动与自动都可控制，保证自动换刀装置能够准确高效的换刀。（4）由于自动换刀装置的结构较为复杂，本设计只对部分零部件做了设计、分析与研究，其可研究的对象还有很多，在后续研究中应该针对更多的零部件做更深入设计研究。致谢在做毕设的这段时间里，让我学习到了很多，并结识了许多良师益友，帮助我解决了很多问题，我非常感谢他们对我的帮助，四年的大学生活就要结束了，我很珍惜这最后的时光。对于学校充满了不舍之情。xx教授作为我们的指导老师，在选定好论文题目后，党老师便给我们进行了毕业设计题目的解题和相关任务的布置，起初由于自己对毕业设计题目的理解错误，导致没有明确的思路，不知从何开始，党老师耐心的给我们讲解，并对我们进行了悉心的指导，为我指明方向。虽然党老师批评了我，但我知道这是老师对我的关心，如果老师对我视而不见，那才是真正的不负责任，非常感谢党老师对我的引导，并对我的毕业设计提出的宝贵修改意见。在最后的时光里，我深深受益于党老师的关心、爱护和谆谆教导。他作为老师，点拨迷津，让人如沐春风；作为长辈，关怀备至，让人感念至深。党老师能作为我的指导老师，我感到非常庆幸。在此我要向党老师表示我最诚挚的敬意和感谢！参考文献戚洪利.自动换刀装置及其控制的研究[D].兰州理工大学,2007.严义龙.龙门铣床链式刀库轻量化设计及换刀系统研究[D].昆明理工大学,2014.谢利民,唐霞.巧用运行波形图诊断数控车床刀塔故障[J].机床与液压,2012,40(08):177-179.郭俊莉.小型立式加工中心自动换刀装置及控制的应用研究[D].齐鲁工业大学,2015.施苏俊,严帅.加工中心自动换刀系统组合式换刀控制方式的研究[J].装备制造技术,2018(09):141-144.王广强.高速加工中心自动换刀装置研究[D].河北工业大学,2015.牛朝阳.QYJ-21卧式加工中心自动换刀装置的特性分析与优化[D].兰州理工大学,2013.隗纪强.国外高档加工中心自动换刀系统的可靠性研究[D].延边大学,2016.M.Manzoorali,GeneGeorge,S.Ramalingam,S.Periandy,V.Gokulakrishnan.Spectroscopicinvestigationandchemicalpropertiesanalysisonanticancercompound;α,α,ά,ά-Tetrabromo-p-Xylenewithcomputationalanalysis[J].JournalofMolecularStructure,2016,1106.唐振宇,李锻能.大型龙门式加工中心横梁筋板设计与分析[J].机床与液压,2011,39(22):40-42.GrayAE,SeidmannAS,SteckKE.AsynthesisofdecisionmodelsfortoolmanagementinAutomatedmanufacturing[J].ManagementScience,2013,7(09):45-48.徐雷达.基于RFID的刀具自动识别及信息管理系统研究[D].哈尔滨理工大学,2012.韦继翀.2MW风电机轮毂加工工艺、专用刀具及刀库的研究与设计[D].兰州理工大学,2009.王振龙.数控机床自动换刀装置的研究[J].企业技术开发,2014,33(03):84+129.刘建慧,邹慧君.加工中心自动换刀装置类型综述及设计特点[J].机械设计与研究,2001(03):49-51+8.王科社,张怀存,杨庆东,朱骥北.加工中心ATC凸轮式与液动式的比较[J].组合机床与自动化加工技术,1995(09):38-41.刘冬.双凸轮联动自动换刀装置多体动力学仿真研究[D].大连理工大学,2010.栾丽君,王赫,唐连升.矿用单臂机械手伸缩臂的力学分析[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2015,34(02):253-256.高士军,于威威,李德超,刘巧玲,岳长军.微波处理纳米Al_2O_3复合PMMA树脂基托的力学研究[J].口腔医学研究,2012,28(10):1012-1014.ZlztkoBotak.AutomatictoolselectioninCNCmachines[J].TechnicalGazette，2008刘学伟.基于PROFIBUS的分布式液压同步控制系统研究[D].华中科技大学,2012.蔺代永.基于PLC的数控加工中心自动换刀系统的研究[D].湖南大学,2014.付东.基于DSP的液态肥料施肥测控系统研究[D].中国石油大学(华东),2015.曾和荣.无泄漏阀门的控制与强度设计[D].哈尔滨工程大学,2004.

HYPERLINK如何给电脑重做系统给电脑重做系统，自己学学，可少花钱，哈哈[图]

一、准备工作:

如何重装电脑系统

首先，在启动电脑的时候按住DELETE键进入BIOS，选择AdvancedBIOSFeatures选项，按Enter键进入设置程序。选择FirstBootDevice选项，然后按键盘上的PageUp或PageDown键将该项设置为CD-ROM，这样就可以把系统改为光盘启动。

其次，退回到主菜单，保存BIOS设置。（保存方法是按下F10，然后再按Y键即可）

1.准备好WindowsXPProfessional简体中文版安装光盘,并检查光驱是否支持自启动。

2.可能的情况下，在运行安装程序前用磁盘扫描程序扫描所有硬盘检查硬盘错误并进行修复，否则安装程序运行时如检查到有硬盘错误即会很麻烦。

3.用纸张记录安装文件的产品密匙(安装序列号)。

4.可能的情况下，用驱动程序备份工具(如:驱动精灵2004V1.9Beta.exe)将原WindowsXP下的所有驱动程序备份到硬盘上(如∶F:Drive)。最好能记下主板、网卡、显卡等主要硬件的型号及生产厂家，预先下载驱动程序备用。

5.如果你想在安装过程中格式化C盘或D盘(建议安装过程中格式化C盘)，请备份C盘或D盘有用的数据。

二、用光盘启动系统:

(如果你已经知道方法请转到下一步),重新启动系统并把光驱设为第一启动盘,保存设置并重启。将XP安装光盘放入光驱,重新启动电脑。刚启动时，当出现如下图所示时快速按下回车键，否则不能启动XP系统光盘安装。如果你不知道具体做法请参考与这相同的-->如何进入纯DOS系统:

光盘自启动后,如无意外即可见到安装界面,将出现如下图1所示

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全中文提示,“要现在安装WindowsXP,请按ENTER”，按回车键后,出现如下图2所示

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许可协议,这里没有选择的余地，按“F8”后如下图3

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这里用“向下或向上”方向键选择安装系统所用的分区，如果你已格式化C盘请选择C分区，选择好分区后按“Enter”键回车，出现下图4所示

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这里对所选分区可以进行格式化,从而转换文件系统格,或保存现有文件系统,有多种选择的余地,但要注意的是NTFS格式可节约磁盘空间提高安全性和减小磁盘碎片但同时存在很多问题MacOS和98/Me下看不到NTFS格式的分区,在这里选“用FAT文件系统格式化磁盘分区(快),按“Enter”键回车，出现下图5所示

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格式化C盘的警告,按F键将准备格式化c盘,出现下图6所示

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由于所选分区C的空间大于2048M(即2G),FAT文件系统不支持大于2048M的磁盘分区,所以安装程序会用FAT32文件系统格式对C盘进行格式化,按“Enter”键回车，出现下图7所示

查看原图图7中正在格式化C分区;只有用光盘启动或安装启动软盘启动XP安装程序,才能在安装过程中提供格式化分区选项；如果用MS-DOS启动盘启动进入DOS下,运行i386\winnt进行安装XP时,安装XP时没有格式化分区选项。格式化C分区完成后,出现下图8所示

被过滤广告

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图8中开始复制文件,文件复制完后，安装程序开始初始化Windows配置。然后系统将会自动在15秒后重新启动。重新启动后,出现下图9所示

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9

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过5分钟后，当提示还需33分钟时将出现如下图10

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区域和语言设置选用默认值就可以了，直接点“下一步”按钮，出现如下图11

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这里输入你想好的姓名和单位，这里的姓名是你以后注册的用户名，点“下一步”按钮，出现如下图12

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如果你没有预先记下产品密钥（安装序列号）就大件事啦！这里输入安装序列号，点“下一步”按钮，出现如下图13

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安装程序自动为你创建又长又难看的计算机名称,自己可任意更改，输入两次系统管理员密码，请记住这个密码，Administrator系统管理员在系统中具有最高权限，平时登陆系统不需要这个帐号。接着点“下一步”出现如下图14

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日期和时间设置不用讲,选北京时间，点“下一步”出现如下图15

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开始安装,复制系统文件、安装网络系统，很快出现如下图16

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让你选择网络安装所用的方式，选典型设置点“下一步”出现如下图17

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点“下一步”出现如下图18

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继续安装，到这里后就不用你参与了，安装程序会自动完成全过程。安装完成后自动重新启动，出现启动画面，如下图19

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第一次启动需要较长时间，请耐心等候，接下来是欢迎使用画面，提示设置系统，如下图20

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点击右下角的“下一步”按钮，出现设置上网连接画面，如下图21所示

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点击右下角的“下一步”按钮，出现设置上网连接画面，如下图21所示

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这里建立的宽带拨号连接,不会在桌面上建立拨号连接快捷方式,且默认的拨号连接名称为“我的ISP”(自定义除外);进入桌面后通过连接向导建立的宽带拨号连接,在桌面上会建立拨号连接快捷方式,且默认的拨号连接名称为“宽带连接”(自定义除外)。如果你不想在这里建立宽带拨号连接,请点击“跳过”按钮。

在这里我先创建一个宽带连接,选第一项“数字用户线(ADSL)或电缆调制解调器”,点击“下一步”按钮，如下图22所示

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目前使用的电信或联通(ADSL)住宅用户都有帐号和密码的,所以我选“是,我使用用户名和密码连接”,点击“下一步”按钮，如下图23所示

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输入电信或联通提供的帐号和密码,在“你的ISP的服务名”处输入你喜欢的名称,该名称作为拨号连接快捷菜单的名称,如果留空系统会自动创建名为“我的ISP”作为该连接的名称,点击“下一步”按钮，如下图24所示

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已经建立了拨号连接,微软当然想你现在就激活XP啦,不过即使不激活也有30天的试用期,又何必急呢?选择“否,请等候几天提醒我”,点击“下一步”按钮，如下图25所示

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输入一个你平时用来登陆计算机的用户名，点下一步出现如下图26

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点击完成，就结束安装。系统将注销并重新以新用户身份登陆。登陆桌面后如下图27

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六、找回常见的图标

在桌面上点开始-->连接到-->宽带连接，如下图32

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左键点“宽带连接”不放手，将其拖到桌面空白处,可见到桌面上多了一个“宽带连接”快捷方式。结果如下图33

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然后，右键在桌面空白处点击，在弹出的菜单中选“属性”，即打开显示“属性窗口”如下图34

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在图中单击“桌面”选项卡，出现如下图35

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在图中的左下部点击“自定义桌面”按钮，出现如下图36

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在图中的上部，将“我的文档”、“我的电脑”、“网上邻居”和“InternetExplorer”四个项目前面的空格上打钩，然后点“确定”，再“确定”，你将会看到桌面上多了你想要的图标。如下图37

键盘上每个键作用!!!

F1帮助

F2改名

F3搜索

F4地址

F5刷新

F6切换

F10菜单

CTRL+A全选

CTRL+C复制

CTRL+X剪切

CTRL+V粘贴

CTRL+Z撤消

CTRL+O打开

SHIFT+DELETE永久删除

DELETE删除

ALT+ENTER属性

ALT+F4关闭

CTRL+F4关闭

ALT+TAB切换

ALT+ESC切换

ALT+空格键窗口菜单

CTRL+ESC开始菜单

拖动某一项时按CTRL复制所选项目

拖动某一项时按CTRL+SHIFT创建快捷方式

将光盘插入到CD-ROM驱动器时按SHIFT键阻止光盘自动播放

Ctrl+1,2,3...切换到从左边数起第1,2,3...个标签

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Ctrl+Tab以小菜单方式向下切换标签(窗口)

Ctrl+Enter域名自动完成[url=].**.com[/url](内容可更改,Maxthon选项→地址栏→常规)/另:当输入焦点在搜索栏中时,为高亮关键字

Ctrl+拖曳保存该链接的地址或已选中的文本或指定的图片到一个文件夹中(保存目录可更改,Maxthon选项→保存)

Ctrl+小键盘'+'当前页面放大20%

Ctrl+小键盘'-'当前页面缩小20%

Ctrl+小键盘'*'恢复当前页面的缩放为原始大小

Ctrl+Alt+S自动保存当前页面所有内容到指定文件夹(保存路径可更改,Maxthon选项→保存)

Ctrl+Shift+小键盘'+'所有页面放大20%

Ctrl+Shift+小键盘'-'所有页面缩小20%

Ctrl+Shift+F输入焦点移到搜索栏

Ctrl+Shift+G关闭“简易收集”面板

Ctrl+Shift+H打开并激活到你设置的主页

Ctrl+Shift+N在新窗口中打开剪贴板中的地址,如果剪贴板中为文字,则调用搜索引擎搜索该文字(搜索引擎可选择,Maxthon选项→搜索)

Ctrl+Shift+S打开“保存网页”面板(可以将当前页面所有内容保存下来,等同于Ctrl+S)

Ctrl+Shift+W关闭除锁定标签外的全部标签(窗口)

Ctrl+Shift+F6按页面打开的先后时间顺序向后切换标签(窗口)

Ctrl+Shift+Tab以小菜单方式向上切换标签(窗口)

Ctrl+Shift+Enter域名自动完成

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