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1、本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 加工中心自动换刀控制系统设计 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
2、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 I 加工中心自动换刀控制系统设计 Abstract With the development of NC, the automatic tool changer system is More and more important in the modern advanced manufacture, because the ATC can shorten the
3、 cycle time of produ ct manufacturing, improve the precision of product machining. The latest requirements 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
4、 moves the tool which will be used in the n ext manufacturing process to the right changeover position and robot will finish the change over tool When the tool magazines capacity is so big and the distance of tool position is more far away the principal axis, there need the tool exchanging unit to i
5、mplement the changeover work between the principal axis and tool magazine. The framework of this function include the robot, tools rotation station and changeov er robot. PLC control the use of hydraulic transmission, made hydraulic transmission to more stable and accur ate. Key words: ATC，tool maga
6、zine，PLC，tool exchange at random，Hydraulic transmission II 加工中心自动换刀控制系统设计 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
7、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 2.2 ATC 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 III 加工中心自动换刀控制系统设计 3.2.
8、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 IV 加工中心自动换刀控制系统设计 第一章 绪 论 1.1 国内外数控机床的发展情况 1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
9、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。自动换刀系统一般由刀库、机械手和驱动装置组成。刀库容量可大可小，其装刀数在 20180 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。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(新刀)
10、与主 轴上的刀(旧刀)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，减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置 。 1.1.1 国内外数控机床的现状 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，己形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在 20 世纪 80 年代以后加速发展
11、，各方用户提出更多需求，早己成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入 WTO 后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。 自从 1952 年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬 件和软件方面，都有飞速发展。1956 年 ，日本富士通研究成功数控转塔1加工中心自动换刀控制系统设计 2式冲床，美国 IBM 公司同期研制成功了“APT”(刀具程序控制装置)的加工中心。1958年美国 K&T 公司研
12、制 出带 ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。1967 年出现了FMS, 1978 年以后，加工中心迅速发展，带有 ATC 装置。可实现多工序加工的机床步入了机床发展的黄金时代。 中国 1958 年研制出第一台数控机床以来，发展过程大致可分为两大阶段。在19581979 年间为第一阶段，从 1979 年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从美、日、德等引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正
