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1、西安航空职业技术学院 毕业设计论文西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）论文题目： 数控加工中心刀具自动换刀系统设计所属系部： 航空制造工程系学院指导老师： 张俊 职称： 副教授学生姓名： 赵斌 班级、学号: 11106137专 业： 数控设备应用与维护西安航空职业技术学院制2013年11月20日西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目： 小型加工中心数控换刀系统设计任务与要求： 数控加工中心刀具换刀系统要求针对PLC的控制方式，通过PLC控制刀盘 旋转从而实现精准换刀，要求学生主要就换刀系统的组成及PLC控制方面 进行设计。时间： 2013年 11 月 18 日至 2014年
2、1 月 10 日 共 8 周所属系部： 航空制造工程学院学生姓名： 学 号：专业： 数控设备应用与维护指导单位或教研室： 数控设备应用与维护教研室指导教师：张俊 职 称： 副教授西安航空职业技术学院制年 月 日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字第一周分析题目并查询相关资料搜集到相关资料第二周确定设计方案并起草方案完成设计的草案第三周换刀动作、流程的确定完成工作内容第四周自动换刀系统方案确定完成工作内容第五周Fanuc系统PMC学习完成第五周刀具库、换刀控制系统设计完成工作内容第六周PMC程序设计完成工作内容第七周撰写设计说明书完成第八周完善论文，提交完成
3、教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 【摘要】本设计的题目是数控机床换刀系统设计。以加工中心为对象，通过分析加工中心的整体结构和自动换刀系统的特点、应用条件，设计要求等，并结合在数控机床上对刀库和换刀控制的需要能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程。设计的刀库为盘式刀库，驱动装置采用电机电气驱动。结合工厂实际，该自动换刀系统在数控的控制下能灵活的完成换刀程序，节省了时间、提高了效率、安全可靠。关键词 ：刀库、自动控制、加工中心Abstract本设计的题目是数控机床换刀系统设计。以加工中心为对象，通过分析加工中心的整体结构和自动换刀系统的特点、应用条件，设计要求等，并结合在数控机床上对刀
4、库和换刀控制的需要能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程。设计的刀库为盘式刀库，驱动装置采用电机电气驱动。结合工厂实际，该自动换刀系统在数控的控制下能灵活的完成换刀程序，节省了时间、提高了效率、安全可靠。This design is a tool change system of CNC machine tool. To machining center as the object, through the analysis of the whole structure of machining center and automatic tool changing system charact
5、eristics, application conditions, design requirements, combined with the numerical control machine tool library and tool changing control needs - to tool change is flexible in control procedure. The knif. The knife design for disc knife library, driving device adopts motor drive. Combined with the p
6、ractical, the automatic tool changing system can be flexibly ATC completed program in NC control, saves time, improves the efficiency, safety and reliability.关键词 ：刀库、自动控制、加工中心Keywords: knife, automatic control, processing center目录【摘要】4.1概述71.1数控机床发展现状71.1.1国内外数控机床的发展状况71.1.2数控机床技术的发展趋势91.2加工中心101.2.
7、1加工中心的组成101.2.2加工中心的特点112加工中心自动换刀系统方案确定132.1加工中心自动换刀系统概述132.2自动换刀系统方案确定142.1.1刀库方案的确定142.2.2控制器方案确定172.2.3自动选刀方式方案确定173刀库的设计183.1刀库容量的确定183.2刀库的转位183.3刀库的夹刀机构194自动换刀控制系统设计204.1基于PLC的自动换刀控制204.2刀库控制的程序设计214.2.1 PLC接线图214.2.2I/O配置表224.2.3梯形图234.3系统改进24总 结25致 谢26参考文献27.1概述数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔
8、性化、集成化的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。机床是发展机械制造业乃至整个工业必不可少的复杂生产工具，既是生产要素，又是重要的商品。而数控机床是机电一体化现代机床，对复杂件、难削件的加工起到重要作用，又特别适合于中小批多品种柔性生产。在大批大量生产自动化实现之后，必须要努力发展中小批多品种柔性生产自动化，以适应社会产品多样化的需求。数控机床的发展在很大程度上取决于数控系统的性能和水平，而数控系统的发展及其技术基础离不开微电子技术和计算机技术。随着计算机及其软硬件技术的飞速发展，数控系统的硬件平台趋于一致化，而控制系统软件的竞争日益加剧。1.1数控机床发展现
9、状1.1.1国内外数控机床的发展状况随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。“十五”期间，中国数控机床行业实现了超高速发展。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，2004年产量是2000年的3.7倍，平均年增长39；2005年国产数控机床
10、产量59639台，接近6万台大关，是“九五”末期的4.24倍。“十五”期间，中国机床行业发展迅猛的主要原因是市场需求旺盛。固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快所致。2006年，中国数控金切机床产量达到85756台，同比增长32.8%，增幅高于金切机床产量增幅18.4个百分点，进而使金切机床产值数控化率达到37.8%，同比增加2.3个百分点。此外，数控机床在外贸出口方面亦业绩骄人，全年实现出口额3.34亿美元，同比增长63.14%，高于全部金属加工机床出口额增幅18.58个百分点。2007年，中国数控金切机床产量达123,257台，数控金属成形机床产量达3,0
11、11台；国产数控机床拥有量约50万台，进口约20万台。2008年10月，中国数控机床产量达105,780台，比2007年同比增长2.96。长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了510年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了1015年。同时中国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，中国的数控机床产业目前
12、还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主创新能力，完全拥有自主知识产权的数控系统少之又少，制约了数控机床产业的发展。国外公司在中国数控系统销量中的80以上是普及型数控系统。如果我们能在普及型数控系统产品快速产业化上取得突破，中国数控系统产业就有望从根本上实现战略反击。同时，还要建立起比较完备的高档数控系统的自主创新体系，提高中国的自主设计、开发和成套生产能力，创建国产自主品牌产品，提高中国高档数控系统总体技术水平。“十一五”期间，中国数控机床产业将步入快速发展期，中国数控机床行业面临千载难逢的大好发展机遇，根据中国数控车床19962005
13、年消费数量，通过模型拟合，预计2009年数控车床销售数量将达8.9万台，年均增长率为16.5%。根据中国加工中心19962005年消费增长模型，预计2009年加工中心消费数量将达2.8万台，较2005年年均增长率为17.8%。1.1.2数控机床技术的发展趋势高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在：1、机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣车复合、车铣复合、车镗钻齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完
14、全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2、智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。 3、机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。4、精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05m左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精
