毕业设计---加工中心无机械手自动换刀控制及常见故障分析

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1、 毕 业 论 文 设计题目： 加工中心无机械手自动换刀控制及常见故障分析 所在系别： 航空机械制造工程系 专业名称： 数控设备应用与维护 所在班级： 数设 1001 班 学生姓名： 学 号： 指导教师： xx 第 1 页 共 30 页 目录 摘要 （02） 引言 （04） 第一章 加工中心自动换刀 （06） 1.1 加工中心自动换刀控制的意义 （06） 1.2 加工中心自动换刀方式 （06） 1.3 换刀动作流程图 （07） 第二章 12刀位斗笠式刀库组成结构及动作原理 （09） 第三章 斗笠式刀库自动换刀装置电气/PMC控制 （10） 3.1 斗笠式刀库自动换刀装置的 PMC 控制 （10）

2、 3.2斗笠式刀库自动换刀PMC控制流程图 （14） 3.3 PMC自动换刀相关输入信号地址分配图 （13） 第四章 PMC程序设计与实现 （15） 4.1 PMC程序设计与实现 （18） 4.2系统PMC输入/输出地址分配 （18） 第五章 自动换刀装置常见故障及维修 （18） 5.1 刀库乱刀故障处理方法 （22） 5.2刀具交换时掉刀 （22） 5.3加工中心刀库自动化换刀装置常见故障及维修 （22） 总结 （26） 参考文献 （28） 致谢 （29） 附录 （30） 第 2 页 共 30 页 摘要 加工中心是备有刀库，并能自动更换刀具，对工件进行多工序加 工的数字控制机床。工件经一次装

3、夹后，数字控制系统能控制机床按 不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和 刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能， 依次完成工件几个面上多 工序的加工。加工中心由于工序的集中和自动换刀， 减少了工件的装 夹、测量和机床调整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的 8O左右(普通机床仅为 1520)；同时也减少了工序之间的工件 周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。 加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、 产品更换频 繁的中小批量生产。 第一台加工中心是 1958 年由美国卡尼-特雷克 公司首先研制成功的。 它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀

4、 装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削 和攻丝等多种工序的集中加工。二十世纪 70 年代以来，加工中心得 到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换 的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。这种多工序 集中加工的形式也扩展到了其他类型数控机床，例如车削中心，它是 在数控车床上配置多个自动换刀装置， 能控制三个以上的坐标，除车 削外，主轴可以停转或分度，而由刀具旋转进行铣削、钻削、铰孔和 攻丝等工序，适于加工复杂的旋转体零件。加工中心按主轴的布置方 式分为立式和卧式两类。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转 台，可加工工件的各个侧面；也可作多个

5、坐标的联合运动，以便加工 复杂的空间曲面。 立式加工中心一般不带转台， 仅作顶面加工。 此外， 还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立 第 3 页 共 30 页 轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工。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。 为了进一 步缩短非切削时间，有的加工中心配有两个自动交换工件的托板。 一 个装着工件在工作台上加工，另一个则在工作台外装卸工件。机床完 成加工循环后自动交换托板，使装卸工件与切削加工的时间相重合。 这里我们将介绍斗笠式换刀装置（12 刀位）的结构及动作原理， 在此基础上设计并实现了