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加工中心自动换刀装置类型综述及设计特点(1)

加工中心自动换刀装置类型综述及设计特点(1)
加工中心自动换刀装置类型综述及设计特点(1)

文章编号:100622343(2001)032049203

加工中心自动换刀装置类型综述及设计特点

刘建慧, 邹慧君

(上海交通大学 机械工程学院,上海 200030)

摘 要:在对国内外加工中心(Machine Center ,简称MC )自动换刀装置(Autotomatic Tool Changer ,简称A TC )广泛

调查研究的基础上,对加工中心A TC 的组成结构、类型、特点以及各部分的相互关系做了系统全面的分析和归纳,进一步分析了自动换刀装置各部分的功能、基本换刀动作及其设计要求。提出A TC 的创新设计问题以及抽象—分析—综合三步走的创新设计思想,为加工中心自动换刀装置系统化的创新设计做了有意义的探索。关键词:加工中心;ATC;创新设计中图分类号:TH2/605 文献标识码:A 收稿日期:2000201217

自动换刀装置(Automatic Tool Changer )简称A TC ,作为加工中心的重要组成部分,其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间,以提高生产率、降低生产成本,进而提升机床乃至整个生产线的生产力。所以A TC 在加工中心中扮演着极重要的角色。

1 A TC 的组成及分类

加工中心与一般数控机床的显著区别是具有对零件进行多工序加工的能力,即能在一次装夹中自动完成铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹和内槽加工等。其之所以有这种加工能力,就是因为它有一套自动换刀装置。

自动换刀装置是指能够自动完成主轴与刀具储存位置之间刀具交换的装置。A TC 的主要组成部分是刀库、机械手和驱动装置。刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置,供换刀机械手完成新旧刀具的交换。当刀库容量大时,常远离主轴配置且整体移动不易,这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。完成此功能的机构包括送刀臂、摆刀站和换刀臂,总称为机械手。具体来说,它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置,一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成

▲图1 转塔式刀库

1.1 刀库

刀库是存储刀具的装置,常见的刀库主要有以下几种形

式:

1.1.1 转塔式刀库

包括水平转塔头和垂直转塔头两种。见图1a 、b 。特点:所有刀具固定在同一转塔上,无换刀臂,储刀数量有限,通常为6~8把。一般仅用于轻便而简单的机型。常见于车削中心和钻削中心。在钻削中心储刀位置即主轴,其外部结构紧凑但内部构造复杂,精度要求高。

1.1.2 盘式刀库

刀库呈盘状。

特点:刀具沿盘面垂直排列(包括径向取刀和轴向取刀)、沿盘面径向排列或成锐角排列的形式的刀库结构简单紧凑,应用较多,但刀具单环排列,空间利用率低,见图2a ~

2c 。若增加刀库容量必须使刀库的外径增大,那么转动惯量

也相应增大,选刀运动时间长。刀具数量一般不多于32把;刀具呈多环排列的刀库的空间利用率高,但必然使得取刀机构复杂,适用于机床空间受限制而刀库容量又较大的场合;双盘式结构是两个较小容量的刀库分置于主轴两侧,布局较紧凑,储刀数量也相应增大,适用于中小型加工中心。

1.1.3 链式刀库

包括单环链和多环链,链环形式可有多种变化,见图

3a ~3c

▲图2 盘式刀库

 

第17卷第3期2001年9月

机械设计与研究

Machine Design and Research Vol.17No.3Sep.,2001

▲图3 链式刀库

特点:适用于刀库容量较大的场合,所占的空间小。一般适用于刀具数在30~120把。仅增加链条长度即可增加刀具数,可以不增加圆周速度,其转动惯量不像盘式刀库增加的那样大。

1.1.4 直线式刀库和组合刀库

直线式刀库结构简单,刀具单行排列,刀库容量小。多用于数控车床和钻床上。组合刀库一般是转塔式刀库的组合、转塔式与盘式刀库的组合及链式刀库的组合,每单个刀库的储刀量较小,换刀速度快。另外,还有一些密集型的鼓轮式、弹匣式和格子式刀库。这些密集型刀库虽占地面积小,但由于结构限制,基本上不用于单机加工中心,多用于

FMS 的集中供刀系统。1.2 机械手

机械手是执行刀库和主轴之间换刀动作的装置,分为以下几种类型,见图4a ~4c :

1.2.1 单臂机械手

换刀机械手仅一个手臂

(1) 单手式:

一个换刀臂且仅一端有一个抓刀手

▲图4 机械手

特点:所有动作均由单手完成,执行动作多,换刀时间长,但结构简单。刀库与主轴轴线平行或垂直的情况均适用。

(2) 双手式:一个换刀臂两端各有一个抓刀手

特点:机械手同时抓取主轴和刀库上的刀具,回转180度,同时放回和装入刀具,换刀时间短,较为常用,多用于刀座与主轴轴线平行的场合。

1.2.2 双臂机械手

两个机械手臂,每个手臂端部都有一个抓刀手

特点:其抓刀和换刀动作类似于人手动作,除执行换刀动作外有些还可以起运输刀具的作用。这种机械手结构较复杂,但换刀时间短

▲图5 带送刀臂、摆刀站

和换刀臂的机械手

▲图6 凸轮式ATC

1.2.3 带送刀臂、摆刀站和换刀臂的机械手

送刀臂将刀具从刀库中取出送到摆刀站,由摆刀站将刀具送到换刀位置,最后由换刀臂进行换刀。如图5所示,A 为送刀臂,B 为摆刀站,C 为换刀臂,D 为刀库,E 为主轴。

特点:结构更复杂,各部分在空间巧妙配置和组合,更具变化性。一般换刀时间较短。适用于刀库距离主轴较远的场合。

1.3 夹爪类型

根据刀柄在换刀机构刀臂上的夹持方式可分为固定爪、活动爪、单夹爪、双夹爪、弹簧爪、动

力爪等类。固定爪是指刀臂夹持部能吻合刀柄

V 形槽的半圆形部分,半

圆形夹持部的一端或两端有弹簧扣,即所谓单夹爪、双夹爪;由两个可

张开的夹指所组成即活动爪,其夹紧力由弹簧产生的即弹簧爪,通常以直进方式抓刀松刀;由液压缸等动力源控制其张合的为动力爪。

1.4 典型换刀机构驱动原理及其性能比较

机械手的驱动主要有液压(包括气液)驱动和机械式凸轮联动两种。

液压式:采用液压式驱动的A TC ,插、拔刀动作均由油缸完成。常见的方案是机械手装在套筒上,活塞杆固定,缸套同套筒一起移动,油缸左右腔进油完成动作。机械手的回转既可以采用回转油缸,也可以采用直线运动油缸通过齿轮齿条带动来完成。

凸轮联动式:机械凸轮联动驱动的A TC ,插、拔刀动作通常由凸轮驱动摆杆来完成。回转动作常通过弧面分度凸轮或平行分度凸轮带动滚子盘直接驱动机械手或再通过一对齿轮驱动机械手旋转。典型的凸轮换刀装置如图6所示。

性能比较:从已有的统计情况来看机械式凸轮联动换刀比液压式驱动换刀快大约1~1.4倍。原因有以下几个方面:

(1) 凸轮联动驱动A TC 动作可重叠,液压驱动一般在

前一动作确认无误后,才能进行下一个动作;

(2) 前者驱动的运动规律可由设计者选择,液压驱动

却不行;

(3) 在相同冲击、振动和噪声指标限制条件下,凸轮驱

动比液压驱动可获得更大的换刀速度。另外,液压驱动装置所使用的电磁阀及液压元件的可靠性也比凸轮低得多。但

凸轮的缺点是造价高,且长时间使用后会出现磨损,影响换刀动作可靠性。

2 A TC 换刀动作分

析及设计要求

从根本上说,机械系统总的功能要求是完成一定的工艺动作过程。而对于某一类机械系统的创新设计,有必要首先深刻了解对象本身的特

点,然后得出加工中心A TC

5 机械设计与研究 第17卷

的换刀动作与设计要求。

2.1 换刀动作

从以上的分析介绍来看,换刀臂完成摆刀站或刀库与主轴头上新旧刀具的交换。其动作主要有抓刀,插、拔刀,换刀和复位几个动作。换刀动作和换刀臂的型式有密切关系,可归结为下列七种类型:

(1) 旋转抓刀型:换刀臂旋转抓刀和松刀,直进插拔刀,以及旋转换刀。

(2) 直进抓刀型:换刀臂直进抓刀和松刀,直进插拔刀,以及旋转换刀。

(3) 夹爪旋转抓刀:换刀臂夹爪旋转抓刀和松刀,直进插拔刀,以及旋转换刀。

(4) 夹爪直进抓刀:换刀臂夹爪直进抓刀和松刀,直进插拔刀,以及旋转换刀。

(5) 双平行爪抓刀型:换刀臂夹爪直进抓刀和松刀,主轴头直进插拔刀,以及主轴头直进换刀。

(6) 剪式(双刀臂闭合)抓刀型:换刀臂旋转闭合抓刀和松刀、直进拔刀和插刀、以及旋转换刀。

(7) 双臂摆动抓刀型:双臂摆动抓刀、直进拔刀和插刀、以及摆动换刀。

摆刀站完成刀库中取出刀具的位置与换刀臂进行换刀前刀具位置之间的中转动作,根据两个位置方位的不同,多为直线运动和转动或两者的结合。

送刀臂完成刀库中刀具与摆刀站中刀具的交换动作,因此它的动作类型与换刀臂的动作类型相似。

2.2 ATC设计特点及设计要求

从以上的分析介绍,可以得出A TC的设计特点和设计要求如下:

特点:

(1) 属于典型的开链机构;

(2) A TC各个组成部分的功能具有相对的独立性;

(3) 组成结构与刀库、主轴之间的相对位置关系密切相关;

(4) A TC的设计必须考虑机床三轴运动的参与。

要求:

(1) 换刀时间越短越好;

(2) 换刀机构所占的空间小;

(3) 机械构造简单;

(4) 加工或换刀时,不可与工件或工作台发生干涉。

(5) 能够在切削时间内完成换刀前的准备动作;

(6) 刀库离开主轴一段距离,以减少切屑和切削液的污染;

(7) 刀库与换刀机构最好同机床主体分开,防止振动对精度的影响;

(8) 设计标准化或模块化;

(9) 良好的可靠性和定位精度;

(10) 足够的刀具夹紧力和夹持力。

2.3 ATC创新设计思想

一个机构系统在概念设计阶段,传统的方法总是根据需求获得需要的功能,随后进行方案设计,产品往往缺乏创新性。对于加工中心自动换刀装置,根据其特定的功能及结构特点,我们提出抽象—分析—综合的设计思想。第一步:抽象。首先对现有换刀系统进行广泛研究和深刻了解,抽象出对象的共性特征,这是一个收敛并结合实际的过程,既可吸取和总结已有的设计经验又为创新设计做准备。第二步:分析,即功能分解,从根本上说,机械系统总的功能要求是完成一定的工艺动作过程。因此对于A TC来说,可以从它的总的功能要求出发,根据其换刀动作特点及设计要求,运用功能—行为—结构的概念设计分析模式找出对应功能元的多种机构。这是一个思维发散的过程。第三步:综合。结合机构系统的特点及设计要求和约束并考虑其空间和时序关系,进行机构组合,最后进行评价选优,从而达到创新设计的目的。

3 结束语

A TC包括刀库、换刀机构及其驱动装置,其结构和布局形式多种多样并依赖于整机布局和功能要求,是加工中心中最复杂最难设计的部分。目前,A TC的设计仅是各厂商针对各自的特点及不同机型来进行独特设计。随着加工中心的发展,需要使A TC的设计走向系统化。本文对各类A TC 做了较全面的分析介绍并分析总结了其换刀动作与设计特点和要求,提出了抽象—分析—综合的创新设计思想框架,有利于结合自动换刀装置自身特点,吸取已有的设计经验进行A TC的系统化创新设计。

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作者简介:刘建慧(19722),男,上海交通大学博士研究生,研究方向为机构系统创新设计。

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第3期 刘建慧等:加工中心自动换刀装置类型综述及设计特点

A Study on

B elt2planetary G ear Continuously V ariable T rans2 mission

DUAN Q in2hu a,YANG Shi2ru (Department of Machinery,Chengdu University,Chengdu 610081,China)P40

Abstract:In essence the belt2planetary gear continuously variable transmission is a planetary differential train the speed of which is adjustable.S o in this paper,based on the characteristic that of the three basic links in a differential gear train two must be either the driving or the driven,three new efficiency formulas are obtained;the power flow analysis,the determination of cir2 culation power and the efficiency calculation are organically combined for research;meanwhile,the relationship between the power flow type and the adjustable speed scope is analyzed;and the designing steps and the computing method for this kind of continuously variable transmission are explained with examples. K ey w ords:continuously variable transmission;planetary differential gear train;power flow;efficiency,circulation power

Outer W ave G enerator B earing for T ransmission Drive

JIANG Shou2hou,DU Xiu2ju,QU Zhi2gang (1.Mechanical Engineering Institute,Y anshan University Qinghuang dao,066004,China;2.Harbin Natural Science and Technical University,150040,China)P42

Abstract:A new kind of bearing for transmission drive2out2 er wave generator bearing is introduced.Its structure,operating principle,kinematics and tooth shape are analyzed.By means of an example,it is shown how the bearing is used to bear pulley of reducing transmission.Series and standard of the bearing are performed.

K ey w ords:outer wave generator;bearing for transmission drive;pulley for reducing transmission

The Ananlysis and Experiment of Tooth B ending Stress for Few er T eeth Difference T ransmission with Circular Arc Toothed G ears

YANG Jing1,SH OU Long2,YANG Yi3 (1.Development Institute of Changzhou Science and Technolo2 gy,Changzhou213002,China;2.Zhejiang Pingyao Machinery plant of coal G eology Burean,Zhejiang Pingyao311115,China;

3.Shanghai Branch,china coal Research Institute,Shanghai 200030,China)P45

Abstract:By using of the finite element method,this paper has analyzed the bending stress of the circular arc toothed gear used in fewer teeth difference transmission composed of circular arc toothed gear and pin gear,and verified the result with elec2 trometry test.

K ey w ords:circular arc toothed gear;bending stress;finite element method;electrometry test

A Diagram Design Method for the Optim al T ransmission Angle of the crank rocker Mechanism

FANG Shi2jie (Mechanical Department,Y antai University,Y antal264005, China)P47

Abstract:A novel method of realizing the optimal transmis2 sion of the crack2and2rocker mechanisms is presented in this pa2 per.The optimal combination design is made by finding the re2 lated optimal transmission parameters.The diagram of the opti2 mal transmission is drawn.In the diagram,the relation among minimum transmission angle,the coefficient of travel speed vari2 ation,the oscillating angle of the rocker and the length of the bars is shown,concisely,conveniently and directly.

The method is of the main following characteristics,It is to achieve the optimal transmission parameters under the transmis2 sion angle by directly choosing in the diagram,according to the given requirements.The characteristics of the mechanical trans2 mission can be improved to gain the optimal transmission effect by the method.Especially,the method is simple and convenient in the practical use.

K ey w ords:crack2and2rocker mechanism;optimal transmis2 sion angle;coefficient of travel speed variation

T ypes Summ ary and Design Characteristics of Autom atic Tool Change Mechanism of Machine C enter

L IU Jian2hui,Z OU H ui2jun (School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiao Tong Univer2 sity,Shanghai200030,China)P49

Abstract:The purpose of this paper is to systematically an2 alyze the structures,types,characteristics and relationships of all parts of automatic tool change mechanism,and further sum up the function,basic actions of tool change and design require2 ments.Creative design and a three2step thought way,that is ab2 stract2analyze2synthesis,of creative design of automatic tool change mechanism of machine center is proposed.It is signifi2 cant for systematically creative design of automatic tool change mechanism of machine center.

K ey w ords:machine center;A TC;creative design

Design of Form ation Mechanism of Bundling

FU Yong2ling,ZHANG Xin2yong,PEI Zhong2cai,L I Jun (School of Automation Science and Electrical Engineering,Bei2 jing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100083,China)P52

Abstract:Through analyzing the similarity transformation character of regular polygon,a new fashioned formation mecha2

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。 (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

加工中心自动换刀装置的设计

加工中心自动换刀装置的设计 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 加工中心自动换刀系统 1前言 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[1]工。 人们一直寻求各种方式,提高加工中心的加工效率。如提高进给与移动速度、提高主轴转速、加大主轴电机功率、加大切削用量、采用高质量刀具等。在高节拍多次换刀的加工过程中,缩短换刀时间,可大大提高生产效率。国内外加工中心生产厂家都投入大量的资金和精力,研制自动换刀装置,以缩短换刀时间,提高工作效率和竞争力。自动换刀装置是专门为大中型加工中心配套,实现其刀具储备及自动交换功能的重要功能部件,是高档加工中心和重型加工中心的重要组成部分。其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间,以提高生产率,降低生产成本,进而提升机床乃至整个生产线的生产力。自动换刀装置的换刀速度和可 [2]靠性,是数控机床系统先进与否的一个重要标志。 2、自动换刀系统的组成 [2,3,5]自动换刀系统一般由刀库、机械手和驱动装置组成。 一般来说,刀库容量可大可小,其装刀数量在20,180把之间。刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置,供换刀机械手完成新旧刀具的交换。 当刀库容量大时,常远离主轴配置且整体移动不易,这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。完成此功能的机构包括送刀臂、摆刀站和换刀

臂,总称为机械手。具体来说,它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。 [4]驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置,一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率,而自动换刀就是进一步压缩非切削时间,提高生产效率,改善劳动条件。所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序,缩短辅助时间,减少课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 多次安装工件所引起的误差,必须带有自动换刀装置。 2.1 刀库 目前,国内外采用的数控机床刀库主要分为:转塔式、圆盘式、链式刀库等形式。 转塔式刀库,包括水平转塔头和垂直转塔头两种,所有刀具固定在同一转塔上,无换刀臂,储刀数量有限,通常为6—8把。一般仅用于轻便而简单的机型,常见于车削中心和钻削中心。 圆盘式刀库呈盘状,刀具沿盘面垂直排列(包括径向取刀和轴向取刀)、沿盘面径向排列或成锐角形式的刀库,结构简单、紧凑,应用较多,但刀具单环排列,空间利用率低。若增加刀库容量,必须使刀库的外径增大,那么转动惯量也相应增大,选刀运动时间长。双盘式结构,是两个较小容量的刀库分置于主轴两侧,[5,7]布局较紧凑,储刀数量也相应增大,适用于中小型加工中心。 链式刀库,包括单环链和多环链,链环形式可有多种变化,适用于刀库容量较大的场合,所占的空间小。一般适用于刀具数在30—120把。仅增加链条长度即可增加刀具数,也可以把多个刀库按并联或串联的方式排列起来,既可使刀库容量加

数控加工中心刀库设计论文_本科论文

1前言 1.1数控加工中心简介 加工中心是一种可以对工件进行多工序加工的数字控制机床,它装备有刀库,并可以自动更换里面的刀具。工件经过一次装夹之后,数字控制系统能控制机床按照不同的工序,自动选择刀具或者更换刀具,自动地改变机床主轴的转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹,并且可以完成很多其他辅助机能,依次完成工件几个面上多工序的加工。减少了工同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放的时间,大大缩短了生产的周期,具有显明经济效益。 一种功能较全的数控加工机床就是数控加工中心。目前数控加工中心是世界上生产产出的数量最高、最广的应用数控类机床之一。它综合加工的能力特别强,工件一次装夹后能够完成很多的加工内容,加工工件质量比较高,就要求中等加工难度和批量生产的工件,其加工效率是普通类机床的6~10倍,特别的是:它还能够完成许多普通机床所不能完成的加工,对要求精度高,单件加工或中小批量多品种生产形状较复杂的尤为适和。它把削铣、钻、攻等功能加在一个装置上,使其具有多种工艺手段。加工中心设置有储存刀具的刀库,刀库中存放着各种不同数量和规格的刀具或量具,在加工过程中利用程序来实现自动地更换和选用。这就是加工中心与数控铣、镗的差异。加工中心是一种综合的加工能力比较强的设备,工件一次装夹之后就能完成很多的工步,加工精度很高,就批量的中等的工件而言,其加工效率是普通制造机器和设备的7~12倍多,尤其是它能够实现很多普通机床所不能完成的加工,就像一些特别的行面等。这将会使新产品的研制和更新换代节省大量的人力和物力,从而使得企业具有特别强的竞争力。 1.2数控加工中心刀库系统简介 刀库系统是一种可以提供自动化加工过程中所需的换刀及储刀需求的装置。藉由电脑程式(PLC)的控制,可以实现各种不同的加工的需求,如攻、削、

加工中心刀库装置设计_时雨

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!! 5计算及试验情况5.1 疲劳仿真分析 2010年4月,委托北京交通大学采用AAR 机务标准M-1001-97“货车设计制造规范”中确定载荷谱和“BS EN 1993-1-9: 2005Euro code 3:钢结构设计规范”中的疲劳寿命预测方法及S-N 曲线,对CW1型米轨敞车设计方案进行了疲劳仿真分析计算,结果表明该车体各部位结构的疲劳寿命均大于600万km 。5.2 动力学性能仿真分析 2010年4月,委托西南交通大学对CW1型米轨敞车设计方案进行了动力学性能仿真计算,结果如下: (1)空车工况车辆的临界速度为101km/h ,重车临界速度为108km/h ,空重车临界速度均高于最高运行速度80km/h 的110%;能够满足运行要求,并且稳定性具有一定的裕量。 (2)在所计算的速度范围和曲线工况下,轮轴横向力最大值、脱轨系数最大值和轮重减载率最大值都能够满足GB5599-85的要求,能够保证安全运行。 (3)在美国五级谱的激励下,速度在90km/h 以下范围内,空、重车的横向、垂向平稳性指标和平均最大加速度均为优,车体振动最大加速度垂向均小于0.7g ,横向均小于0.5g 。 5.3 静强度试验 2011年6月委托青岛四方车辆研究所,在包头对CW1型米轨敞车样车进行了车体静强度试验,分别对车体在纵向载荷、 垂向载荷、侧向力、顶车载荷和翻车机工况作用下的强度进行了试验验证。试验结果表明:CW1型敞车车体强度满足TB/T1335-1996的要求,并具有一定的强度储备。 车体刚度试验与垂向静载荷试验同时进行,测量中梁中央处和心盘处的位移值,并计算中梁中央处相对于心盘处的挠度。中梁中央处相对于心盘处挠度为3.52mm ,挠跨比为0.49/1500<1/1500,满足设计和用户要求。5.4 线路运行试验 2011年11月,首批CW1型米轨敞车在印度尼西亚用户指定线路上进行了车辆线路运行试验,运行性能稳定、状态良好,符合运用要求。6 结论 通过样车试制及相关试验,以及运用考验,CW1型米轨敞车符合标准及用户使用要求,效果良好。 (编辑立 明) 作者简介:高宏强(1974-),男,高级工程师,从事产品研发营销管理工作。 收稿日期:2012-11-19 加工中心刀库装置设计 时雨 (哈尔滨市国际工程咨询中心,哈尔滨150000 )1引言随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈,产品更新速度越来越快。形状复杂的零件越来越多,对精度的要求也越来越高。多品种、中小批量的生产方式逐渐占据了工业市场。激烈的市场竞争使得产品研发生产周期逐渐缩短。传统的加工设备和制造方法已难以满足这种多样化、柔性化的高效高质量零件加工要求。近几十年来,世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批多变零件的数控加工技术,在加工设备中大量采用以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术[1]。加工中心就是一种这样应运而生的数控设备[2]。 目前我国加工中心技术水平同发达国家相比仍存在巨大差距,本设计力求在刀库及换刀装置方面最大限度地改进并设计出相对可靠、高效率的刀库装置[3]。2 刀库的综述 首先我们要对刀库进行一次系统的定义。刀库是储存加工工序所需的各种刀具的机构,可以按程序指令,把即将使用的刀具迅速、准确地送到换刀位置,并接受计算机指令将使用过的刀具复位。因此,刀库不单单是储存刀具的单一机构,而是能够按程序运作的一个精确机构[4]。 常见刀库形式可分为三种:圆盘式刀库,链条式刀库以及斗笠式刀库,具体对比见表1。 对于每种刀库,它们各自的结构也不同,这里主要介绍设计中所选择的圆盘式刀库结构[5]。传统圆盘式刀库通摘要: 在全面了解数控加工中心的结构、工作原理和控制方法的基础上,设计出加工中心的刀库装置。根据加工中心刀库的工作原理,确定结构与技术参数并给出结构设计方案,设计出一套符合技术要求的刀库,具有工作效率高、刚性好、使用寿命长等特点。 关键词:数控加工中心;刀库;刀座 中图分类号:T G659文献标识码:A 文章编号:1002-2333(2013)01-0138-02 解决方案 SOLUTION 工艺/工装/模具/诊断/检测/维修/改造 机械工程师2013年第1期 138

加工中心自动换刀装置结构设计

加工中心自动换刀装置结构设计 [摘要] 本论文完成的是立式加工中心盘式刀库的传动设计、结构设计以及机械手部分的传动设计、结构设计。盘式刀库在数控加工中心上应用非常广泛,其换刀过程简单,总体结构简单、紧凑,定位精度高。刀库传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置,可提高输出轴的传动平稳性能,即提高刀盘的运转平稳性。刀库满载装刀16把,采用单环排列方式放置。本次设计中的机械手采用单臂双手式机械手,可以同时完成插刀和拔刀动作,结构简单,换刀时间短。机械手传动部分采用一个液压升降缸和液压回转缸带动花键轴,进而带动机械手的运动。 [关键词] 立式加工中心;盘式刀库;机械手;自动换刀装置 Automatic tool changer structural design of machining centers

Abstract what finished in this paper is drive design, structural design and the power transmission parts design of disc tool magazine in vertical machining center. This tool magazine is widely applied in NC machining center. And the process of changing tools is simple, short change time , high precision, simple and compact of structure, reliable, easy maintenanced and low cost. The transmission part of this tool magazine adopts gear reducer. The design of worm gearbox device can improve the stationarity of output shaft, namely, increasing the operation stability and smooth transmission properties of tool magazine.Transmission device of tool magazine adopts a adjusting sleeve to eliminate the transmission clearance of worm.This tool magazine can load 16 cutting tools which are arranged with monocylic and according to the principle of nearby to choose the right tool. The manipulator of this design is the manipulator with one arm and pair of hands.The advantage of this manipulator is that it can complete the action of inserting tool and pulling out the tool at the same time,simple structure and short change time. Mechanical transmission part adopts a hydraulic lift cylinder and hydraulic cylinder drives the spline shaft rotation, thus drive the motion of the manipulator. Key words V ertical machining center; Disc tool magazine; Manipulator; Automatic Tool Changer

刀库的种类及特点(仅限借鉴)

加工中心刀库种类及特点 加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多,常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。 换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具,常见的为机械手;也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的,称无臂式换刀装置。 加工中心刀库分为圆盘式刀库及机械手刀库两种 一、圆盘式刀库 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库,即每个刀位上都有编号,一般从1编到12、18、20、24等,即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后,不管该刀具更换多少次,总是在该刀位内。 1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘,只要这两样零件加工精度得到保证即可,运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”,前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便,维护简单。一般机床制造厂家都能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零”,刀库在旋转时,只要挡板靠近(距离为0.3mm左右)无触点开关,数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准,“马氏机构”转过几次,当前就是几号刀。只要机床不关机,当前刀号就被记忆。刀具更换时,一般按最近距离旋转原则,刀号编号按逆时针方向,如果刀库数量是18,当前刀号

位8,要换6号刀,按最近距离换刀原则,刀库是逆时针转。如要换10号刀,刀库是顺时针转。 机床关机后刀具记忆清零。 3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上(从一次切削到另一次切削)。 4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制,不宜过多,一般40#刀柄的不超过24把,50#的不超过20把,大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构,刀具数量多达60把。 二、机械手刀库 机械手刀库换刀是随机地址换刀。每个刀套上无编号,它最大的优点是换刀迅速、可靠。 1. 制造成本高。刀库有一个个刀套链式组合起来,机械手换刀的动作有凸轮机构控制,零件的加工比较复杂。装配调试也比较复杂,一般由专业厂家生产,机床制造商一般不自制。 2. 刀号的计数原理。与固定地址选刀一样,它也有基准刀号:1号刀。但我们只能理解为1号刀套,而不是零件程序中的1号刀:T1。系统中有一张刀具表。它有两栏。一栏是刀套号,一栏是对应刀套号的当前程序刀号。假如我们编一个三把刀具的加工程序,刀具的放置起始是1号刀套装T1(1号刀),2号刀套装T2,3号刀套装T3,我们知道当主轴上T1在加工时,T2刀即准备好,换刀后,T1换进2号刀套,同理,在T3加工时,T2就装在3号刀套里。一个循环后,

数控加工中心自动换刀系统

加工中心自动换刀系统changer system control of machine center with carouselstorage 摘要:针对刀套编码的盘式刀库加工中心,阐述其换刀过程,提出一种结合加工程序、换刀程序和PMC 程序以及参数设置来实现自动换刀控制的思路。同时结合实例给出换刀程序代码和关键PMC 程序。 关键词:加工中心; 自动换刀; 数控; 换刀系统。 Abstract:It analyses the ATC process of machine center with carousel storage.A control method to realize ATC using Gcodes,macor program ,PMC program and parmeter setting is proposed. Examples given in connection with tool changing code and key PMC procedures. Keywords:ATC;NC ;PLC; 设计背景:自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。刀具夹持元件的结构特性及它与机床主轴的联结方式,将直接影响机床的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式,则会影响机床的换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度,又会对整机的成本造价产生直接影响。从换刀系统发展的历史来看,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。1983 年国际标准化组织制定了数控刀具锥柄的国际标准,自动换刀系统便形成了统一的结构模式。目前国内外数控机床自动换刀系统中,刀具、辅具多采用锥柄结构,刀柄与机床主轴的联结、刀具的夹紧放松机构及驱动方式几乎都采用同一种结构模式。在这种模式中,机床主轴常采用空心的带有长拉杆、碟形弹簧组的结构形式,由液压或气动装置提供动力,实现夹紧放松刀柄的动作。利用这种机构夹持刀具进行数控加工的最大问题是,它不能同时获得高的夹持刚度和刀具振摆精度,而且主轴结构复杂,主轴轴向尺寸过大,加上它的液压驱动装置及刀具辅具锥柄的制造成本,使得自动换刀系统的造价在机床整机中占有较大的比重。据有关资料介绍,在刀具采用锥柄夹头、侧压夹头以及弹簧夹头夹紧性能的对比实验中,采用弹簧夹头夹持刀具是唯一可同时获得高的夹持刚度和振摆精度的理想元件。采用这种夹持元件,刀具或刀具辅具可作成圆柱柄,其制造成本低,精度易保证,这对大容量刀库降低刀具辅具的制造成本,意义更为显著。在现代数控机床上亦有采用弹簧夹头作为刀具的夹持元件,但机床的主轴结构、驱动方式仍然采用与上述锥柄刀具完全相同的结构形式。采用这种结构模式,在实际数控加工中,尤其是在需要超高速主轴、主轴的径向、轴向尺寸都很小、没有足够的换刀空间的微细加工场合中实现自动换刀将会是很困难的,如果实施自动换刀那将使机床成本大幅度提高。如在CNC 控制磨削球面铣刀的数控磨削机床上,直接由高速电机驱动主轴,使用小直径盘形砂轮和指形砂轮加工球面铣刀,换刀空间很小,在这种条件下,将难以实现自动换刀。国外最新研制的内圆磨床上采用的弹簧夹头自动换刀装置售价昂贵。设计内容:设计内容数控加工中心由于配有刀库和自动换到系统,能实现一次庄家完成多道工序,减少专用夹具数量,缩短了生产准备时间,同时减少了多次安装多造成的定位误差,提高了加工进度,能实现高效率的加工。所以自动换刀系统的性能的好坏直接影响到数控机床的加工效率和效果。 一、刀库选刀的控制方式自动换刀装置可以定义为:一种能数控机床单元发出的命令从到库中选择和更换刀具的装置。加工中心自动换刀程序有两部分:刀具选择和道具更换。目前刀具选择一般有四种控制方式:顺序选刀方式,刀具编码方式,刀套编码方式,计算机记忆随机换刀方式。其中刀套编码方式是对刀库个个刀座预先编码,每把刀具放入刀座之后就有了相应刀具的编码,即刀具在刀库中的位置是固定的。刀库一般采用链式或者轮式,当然,目前还有一些别的形式的刀库,例如球形刀库、盒式刀库等。

加工中心刀刀库(链式刀库)机械毕业设计方案

第一章绪论 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。 引言 1952年世界上出现了第一台数控机床,使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。1958年第一台加工中心问世,它将多工序<铣、钻、镗、铰、攻丝等)加工集于一身;适应加工多品种和大批量的工件;增加机床功能<自动换刀、自动换工件、自动检测等),使自动化程度和加工效率上了一个新台阶;使无人化<或长时间无人操作)加工成为现实。90年代以来,数控加工技术得到迅速的普及及发展,数控加工中心在制造业得到越来越广泛的应用。目前国内企业生产制造的加工中心主要是面向生产领域,其结构复杂、精度高、封闭性强,价格昂贵。加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。 加工中心是数控机床的代表,是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备,受到世界各工业发达国家的高度重视,技术迅速发展,品种和数量大幅度增加,成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。 加工中心简介 加工中心的发展简史 1952年世界上出现第一台数控机床,使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。它用易于修改的数控加工程序进行控制,因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性,容易适应加工件品种的变化,进行多品种加工。它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制,因为有更高的自动化程

度和加工效率,大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工70%~80%的状况。数控机床能实现两坐标以上联动的功能,其效率和精度比用手工和样板控制加工复杂零件要高得多。 1958年第一台加工中心在美国卡尼、特雷克

关于加工中心刀库的基本知识知识

关于加工中心刀库的基 本知识知识 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

刀库-概述 刀库 刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置;其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库;改变了传统以人为主的生产方式。藉由电脑程式的控制,可以完成各种不同的加工需求,如、、镗孔、等。大幅缩短加工时程,降低生产成本;这是刀库系统的最大特点。 近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色,在其特有的技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能、高可靠度及多工复合等概念之产品。其产品品质的优劣,关系到工具机的整体效能表现。 刀库-主要构件 刀库主要是提供储刀位置,并能依程式的控制,正确选择刀具加以定位,以进行刀具交换;换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在,若无刀库则加工所需刀具无法事先储备;若无换刀机构,则加工所需刀具无法自刀库依序更换,而失去降低非切削时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。 刀库-分类 刀库的容量、布局,针对不同的机,其形式也有所不同,根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为以下几种: 1、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。 2、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。 3、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。 刀库-特点  刀库 一、圆盘式刀库特点? 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库,即每个刀位上都有编号,一般从1编到12、18、20、24等,即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后,不管该刀具更换多少次,总是在该刀位内。?

加工中心自动换刀

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) 课程设计的任务及要求 (5) 刀库的类型选择 (5) 3.电机的选择 (6) 电机的选型及相关参数 (6) 各部分转动惯量的计算 (7) 预选电机 (7) 电机的校核 (8) 4.机械系统的设计 (8) 刀库转动定位机构的设计 (8) 滚动轴承的选择计算 (10) 轴的校核计算 (11) 键的设计计算 (12) 5.控制系统的设计 (12) 刀库的换刀动作如下: (13) 利用PLC实现随机换刀 (14) 参考文献 (17)

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%。2005年与2000年相比,进口的加工中心数量增加倍。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陈旧、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 h L =86750 (h) 验算结果:合格。

加工中心的特点、种类、功能和主要技术参数

本项目主要对加工中心的特点、种类、功能和主要技术参数加以概述,使初学者对加工中心有一个基本认识。 项目一加工中心 同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似,主要在刀库的结构和位置上有区别,一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助系统(气液、润滑、冷却)、控制系统等组成,如图 5-1 所示。加工中心的基本组成: 项目二加工中心分类 加工中心的品种、规格较多,这里仅从结构上对其作一分类。 一、立式加工中心 指主轴轴线为垂直状态设置的加工中心。其结构形式多为固定立柱式,工作台为长方形,无分度回转功能,适合加工盘、套、板类零件。一般具有三个直线运动坐标,并可在工作台上安装一个水平轴的数控回转台,用以加工螺旋线零件。 立式加工中心装夹工件方便,便于操作,易于观察加工情况,但加工时切屑不易排除,且受立柱高度和换刀装置的限制,不能加工太高的零件。 立式加工中心的结构简单,占地面积小,价格相对较低,应用广泛。 二、卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。通常都带有可进行分度回转运动的工作台。卧式加工中心一般都具有三个至五个运动坐标,常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标,它能够使工件在一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工,最适合加工箱体类零件。 卧式加工中心调试程序及试切时不便观察,加工时不便监视,零件装夹和测量不方便,但加工时排屑容易,对加工有利。 与立式加工中心相比,卧式加工中心的结构复杂,占地面积大,价格也较高。 三、龙门式加工中心 龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似,主轴多为垂直设置,除自动换刀装置外,还带有可

更换的主轴附件,数控装置的功能也较齐全,能够一机多用,尤其适用于加工大型或形状复杂的零件,如飞机上的梁、框、壁板等。 项目三加工中心主要加工对象 加工中心适用于复杂、工序多、精度要求高、需用多种类型普通机床和繁多刀具、工装,经过多次装夹和调整才能完成加工的具有适当批量的零件。其主要加工对象有以下四类: 一、箱体类零件 箱体类零件是指具有一个以上的孔系,并有较多型腔的零件,这类零件在机械、汽车、飞机等行业较多,如汽车的发动机缸体、变速箱体,机床的床头箱、主轴箱,柴油机缸体,齿轮泵壳体等。 箱体类零件在加工中心上加工,一次装夹可以完成普通机床 60 %~ 95 %的工序内容,零件各项精度一致性好,质量稳定,同时可缩短生产周期,降低成本。对于加工工位较多,工作台需多次旋转角度才能完成的零件,一般选用卧式加工中心;当加工的工位较少,且跨距不大时,可选立式加工中心,从一端进行加工。 二、复杂曲面 在航空航天、汽车、船舶、国防等领域的产品中,复杂曲面类占有较大的比重,如叶轮、螺旋桨、各种曲面成型模具等。 就加工的可能性而言,在不出现加工干涉区或加工盲区时,复杂曲面一般可以采用球头铣刀进行三坐标联动加工,加工精度较高,但效率较低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区,就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。 三、异形件 异形件是外形不规则的零件,大多需要点、线、面多工位混合加工,如支架、基座、样板、靠模等。异形件的刚性一般较差,夹压及切削变形难以控制,加工精度也难以保证,这时可充分发挥加工中心工序集中的特点,采用合理的工艺措施,一次或两次装夹,完成多道工序或全部的加工内容。 四、盘、套、板类零件 带有键槽、径向孔或端面有分布孔系以及有曲面的盘套或轴类零件,还有具有较多孔加工的板类零件,适宜采用加工中心加工。端面有分布孔系、曲面的零件宜选用立式加工中心,有径向孔的可选卧式加工中心。 项目四加工中心主要技术参数 加工中心的主要技术参数包括工作台面积、各坐标轴行程、摆角范围、主轴转速范围、切削进给速度范围、刀库容量、换刀时间、定位精度、重复定位精度等,其具体内容及作用详见表 5 - 1 。 项目五自动换刀装置 加工中心上的自动换刀装置由刀库和刀具交换装置组成,用于交换主轴与刀库中的刀具或工具。 一、对自动换刀装置的要求 加工中心对自动换刀装置有如下具体要求: 1、刀库容量适当 2、换刀时间短 3、换刀空间小 4、动作可靠、使用稳定 5、刀具重复定位精度高 6、刀具识别准确 二、刀库

实现刀库控制功能

附录9:实现刀库控制功能 目录 相关知识与技能 1.与刀库相关的电气连接 2.刀库控制的相关信号及其功能 2.1 主轴准停控制信号ORCMA 2.2 宏程序所用的系统变量 2.2.1 用户宏程序输入信号 2.2.2 宏程序报警变量 2.2.3 模态信息变量(#4003、#4006) 3.宏程序调用及刀库相关系统参数 3.1 指定调用宏程序的M代码值参数PRM#6080~6089 3.2 主轴准停位置设置参数(PRM#4031) 3.3 主轴定向速度参数(PRM#4038) 3.4 换刀点设置参数(PRM#1241) 3.5 其他相关参数 4.换刀宏程序 5.PMC控制程序 思考题 实训项目3.8 实现刀库控制功能 以FANUC 0i系统加工中心或调试台为例,介绍一种通过宏程序调用实现斗笠式刀库换刀控制的方法。刀库容量为16(装16把刀),利用伺服主轴电动机的内置编码器进行定向/准停。 实训学时:10学时。 实训目的: (1)加工中心斗笠式刀库的操作与控制程序的编制。 (2)掌握调用宏程序实现刀库控制的编程方法。 (3)掌握调用宏程序实现刀库控制的相关参数设置。 实训内容: (1)斗笠式刀库的操作。 (2)控制刀库的宏程序设计。 (3)刀库梯形图程序的设计与调试。 (4)梯形图功能的调试。 (5)宏程序调用实现刀库控制的相关参数设置。 实训设备:

(1)配置FANUC 0i数控系统的加工中心/综合调试台。 (2)个人计算机(PC)。 (3) FANUC公司的梯形图编辑软件(FLADDER Ⅲ版本)。 实训要点: (1)用FLADDER Ⅲ软件对PMC离线编程。 (2)FANUC 0i PMC操作。 (3)FANUC 0i 系统PMC程序传输与功能调试。 (4)刀库控制用宏程序设计与加载。 (5)PMC功能指令的应用。 (6)刀库梯形图程序设计。 (7)调用宏程序控制刀库的相关参数设置。 (8)刀库控制功能验证。 实训具体要求: (1)规范实训,按操作规范操作机床。 (2)机床工作时,严禁用手或导体去触碰各通电电器,确保人身和设备安全。 (3)操作刀库之前,必须保证机床执行手动回零操作。 (4)验证刀库功能时,可采用单程序运行模态或单独执行相关的刀库辅助功能指令(M指令)操作,密切关注机床的动作,确保刀库与主轴不撞机。 (5)具备加工中心的基本操作能力和应用水平。 (6)熟悉FANUC 0i系统参数的设置方法与操作。 组织形式: 教师:演示与指导,组织学生训练、演示、讨论与评估。 学生:根据设备数量,可在课内分组定时训练,也可预约训练,采取组长负责制,负责指导、提问与考核各组员。 相关知识与技能: 1.与刀库相关的电气连接 假设加工中心刀库的主电路如图附9-1所示。

常见的加工中心刀库问题及解决方法

1常见的过载报警及解决方法 故障现象:某配套FANUC-0M系统的数控立式加工中心,在加工中经常出现过载报警,报警号为434,表现形式为Z轴电动机电流过大,电动机发热,停上40min左右报警消失,接着再工作一阵,又出现同类报警。 分析及处理过程:经检查电气伺服系统无故障,估计是负载过重带不动造成。 为了区分是电气故障还是机械故障,将Z轴电动机拆下与机械脱开,再运行时该故障不再出现。由此确认为机械丝杠或运动部位过紧造成。调整Z轴丝杠防松螺母后,效果不明显,后来又调整Z轴导轨镶条,机床负载明显减轻,该故障消除。 2数控机床转台分度不良的故障维修 故障现象:一台配套FANUCOMC,型号为XH754的数控机床,转台分度后落下时错动明显,声音大。 分析及处理过程:转台分度后落下时错动明显,说明转台分度位置与鼠齿盘定位位置相差较大;如果回零时位置同时也有错动,则可调节第4轴栅格偏移量(参数0511)来解决:如果转台传动有间隙,则可调节第4轴间隙补偿(参数0538);如果机械螺距有误差,则

相应调整第4轴螺补。本例中发现转台回零后也有错动,调整0511数值后解决 3刀库不停转的故障维修 故障现象:一台配套FANUC0MC系统,型号为XH754的数控机床,刀库在换刀过程中不停转动。 分析及处理过程:拿螺钉旋具将刀库伸缩电磁阀手动钮拧到刀库伸出位置,保证刀库一直处于伸出状态,复位,手动将刀库当前刀取下,停机断电,用扳手拧刀库齿轮箱方头轴,让空刀爪转到主轴位置,对正后再用螺钉旋具将电磁阀手动钮关掉,让刀库回位。再查刀库回零开关和刀库电动机电缆正常,重新开机回零正常,MDI方式下换刀正常。怀疑系干扰所致,将接地线处理后,故障再未出现过。 4换刀不能拔刀的故障维修 故障现象:一台配套FANUC0MC系统,型号为XH754的数控机床,换刀时,手爪未将主轴中刀具拔出,报 警。 分析及处理过程:手爪不能将主轴中刀具拔出的可能 原因有: ①刀库不能伸出;②主轴松刀液压缸未动作;③松刀

数控加工中心盘式刀库设计

毕业设计(论文) 题目:数控加工中心盘式刀库设计

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

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.

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