设计机床的刀具机械大学本科毕业论文.doc

英语原文：设计机床的刀具研究意义原来刀机控制程序是单独设计的,没有使用工具管理系统,功能比较单一,刀只有找到工具刀,刀定位最短路径,轴工具改变,但不支持大规模的工具。 自动刀在刀的选举中,在计算机内存knife-election使用西门子840 D特性的基础上,和选举程序刀更简洁,并完成空间Daotao视图。ATC使用刀快速的完成步骤7编程,并在实践中进行测试。定位的刀,PLC控制的模块化设计方法,未来生产类似的机器将是非常有益的,它很容易使用其他机器。自动换刀系统将会更快的增长,减少工具改变时间,提高定位精度的工具帮助数控技术的发展是一个重要的手段。 工具和库存组件的现代生产管理中的一个重要环节,尤其对于大型车间管理。账户管理的传统方式,效率低,出错率高,而不是共享信息和数据,工具和使用状态不能跟踪生命周期,无法满足当前信息管理的需求。与实际生产,我们必须建立一个三维工具车间工具存储系统,以满足刀车间辅助存储和管理的需要。 系统采用优化技术,大量的计算机存储库存信息,及时、准确、全面的工具,以反映库存状况。整个系统使用一个图形化界面,人机对话技巧从中国菜单中,选择不同的功能可以实现和进口各种各样的信息。管理系统使用在线帮助功能。通过车间管理、网络管理和信息的共享。库存管理、自动化仓储管理工具、管理工具和统计功能.1 系统组件和控制结构整个系统,包括电机的结构和控制系统。.1.1.1Mechanical结构和工作原理除此之外的支架,传动,传动系统,炮塔,屏蔽、控制系统和电气元件。支持柱,梁,上部和下部中央跟踪指导,并跟踪支持组件。. 1)驱动系统的选择变频调速方法。锥采用制动电机、变频调速摆线减速机通过链轮驱动。 2)将一个变频驱动系统和控制技术。采用变频调速,将速度驱动轴在正常范围内调整控制5 30毫米的速度旋转炮塔,驱动轴为两个,两个在通过链轮,两个异形滚子链驱动旋转货架。扩张链线程通过严格监管肿胀,肿胀的常规方法。条件,在相同chain-of-conditioning,均匀链。 3)炮塔和盾牌整个共有14个独立炮塔。其中13 socket-Turret,drawer-Turret,每个炮塔在销,根据输送链链板,安装在底辊、链条驱动转台沿着轨道旋转。Outlet-Turret和BT50-BT40炮塔炮塔两种形式。加强管理、安全、景观建模、架子上外设和盾牌。Turret-drawer抽屉放置在其他六个Des Voeux刀,刀可以分类的一些辅助设备,如位,如把工具。1.1.2.Electrical Control System这个工具存储系统的主要电气控制他们的货架操作控制和位置控制。操作控制设备,包括操作制动控制的开始。位置控制是主要的货架上的位置和地址进行测试。控制系统如图1所示。图 1控制系统的工具1)电气传动水平旋转工具存储系统是机械运动是重复短期工作系统。和运行时系统需要一些速度,速度传输的需求,该系统将使用变频调速方法可以使用结构简单、运行可靠的电机和变频器。2)控制系统分为两种类型的手动控制和自动控制,手动控制工作总储备和调试方法;方法系统控制计算机(IPC)和控制单元(逆变器接触器等)组成的控制系统。 3)位置和系统自动识别网站的定位精度和位置使用检测设备为接近开关、继电器通过plate-point隔离和板数量接近开关信号的采集和记录操作的和记黄埔与最优路径可寻址确定当前位置和货架的货架位置的目的。为了使更精确的定位系统,采用两个光电开关,检测两个架子上的两个电影。1.2。刀的功能刀的角色是储备一定数量的工具,机床主轴在达到可互换的盘形滚刀刀库的类型,刀,链的形式和其它手段,根据机床刀和能力来确定过程的范围。1.3. 常见的类型刀是一种工具存储设备,普通刀主要在以下形式:(1)炮塔刀包括第一级炮塔立式转塔和前两个,如图2.6所示)b):(2)盘形铣刀盘与铁饼状的刀,刀库中刀具沿看到垂直安排(包括径向和轴向刀从刀),一起看看径向排列成急性或安排的刀。简单、紧凑,更多的应用程序,但环形截管器,空间利用率低。图2.7)c)。如果刀必须增加存储容量增加刀的直径,然后转动惯量也相应增加,竞选长刀。数量不超过32个通用工具。刀刀是多回路的空间利用率,但不可避免的刀从复杂机构,适用于受限空间机床存储容量和更多的场合。专辑结构是两个小容量刀两边的sub-spindle地方,更紧凑的布局,证书的数量相应增加刀,适用于中小型加工中心。(3)链刀包括循环不足链环链,链链接可以采取许多形式的变化,如图2.8所示)c),基本结构如图2所示。8做特点:刀适用于大容量的场合,一小部分的空间一般适用于30 - 120的工具。只会增加工具链的长度将增加的数量不应增加圆周速度的转动惯量刀不会增加盘一样大。(4)线性组合刀和刀库图2.9中的线性刀结构简单,工具单一顺序,小刀子的能力,用于数控车床,钻床。因为固定刀的位置,ATC主轴没有机械手动作的完成。切割刀一般的炮塔组合炮塔结合盘形滚刀刀和链的组合。每一刀的刀证书更小、更快的变化的工具。也有一些密集的鼓轮,刀桥式杂志,然而knife-intensive。占用空间小,但由于结构的限制,基本上不用于单一的处理中心,集中用于 FMS刀具系统。1.4工具存储容量工具存储容量的第一考虑处理的需要,从使用的角度来看,一般10到40刀,刀的利用率高,结构紧凑。1.5工具选项(1)选择订单处理工具根据订单,之后添加的刀每刀块。每个工具变化的顺序旋转切割刀的位置,和删除需要刀,已经被切割刀可以回到原来的块,也可以添加块,一把刀。然而,随着刀工具在不同的过程中不能重复使用的刀必须增加容量和利用率较低。(2)大多数当前系统的任意选择使用任意选举数控刀具,分为Daotao编码,编码和memory-cutter三人。Daotao编码工具代码或刀或Daotao需要安装代码用于识别,按照二进制编码编码的一般原则。工具刀选举编码方法使用一种特殊的刀处理结构,和每一个编码工具。每个工具都有自己的代码,从而降低工具可以在不同的过程中反复使用,不要更换工具回到原来的刀,刀能力可以相应地减少。Memory-election本文刀,用这种方法可以在相对应的位置刀和刀Daotao PLC在数控系统内存,无论哪一个工具内部刀,工具信息总是存在,PLC。刀与位置检测设备,将每个Daotao的位置。这个工具可以删除和发送回任意的。刀也是一个机械原点,每次选举,最近的刀的选择。 1.6。刀的控制(1)刀作为一个系统来控制定位轴。在梯形图按照指令计算T代码比较输出的角度和速度的指令刀刀伺服驱动伺服电机。工具存储容量、转速和/减速时间,和其他系统参数可以设置以这样一种方式不受任何外界影响定位准确、可靠,但成本较高。(2)液压马达驱动刀,快/慢点,接近开关计数和定位。相比当前存储系统的梯形图刀(刀轴)和目标(pre-knife)和计算,然后输出旋转指令,从最短路径旋转到位。这种方法需要足够的液压动力和电磁阀刀转速可以通过节流阀调整。但随着时间的推移可能会油液压、油温度和环境因素影响的变化速度和准确性。不是一般用于大中型机床经常变化。(3)刀从交流异步电动机驱动凸轮机构(马尔可夫机构),与接近开关计数,这意味着稳定运行,和一般准确、可靠的定位凸轮机械手结合使用,ATC fast-positioning。2。ATC的主要类型、特点和适用范围 2.1汽车旋转工具自动旋转工具的使用数控机床是一个简单的自动安装工具的变化,四方和47.60炮塔工具的各种形式,如旋转炮塔上安装四个,六个或更多的工具,通过ATC数控指令。旋转工具有两个垂直和水平,相对简单的结构,适用于经济数控车床。旋转工具结构必须具有良好的强度和刚度,抗熊的刀具在切削力和减少变形的作用,提高加工精度。旋转工具选择可靠的定位项目结构和合理的位置,以确保每个旋转炮塔高升后重复定位精度(一般是0.001到0.005毫米)。图2.1显示了四方炮塔的螺旋运动。最简单的ATC自动旋转工具,是180扶轮ATC设备,如图2.2所示ATC指令,机器控制系统把ATC主轴控制到指定的位置在同一时间,该工具移动到适当的位置,ATC,转动轴和同时,刀具匹配工具;从主轴刀具rip拉杆,空中交通管制,将从他们的位置移除工具;ATC,180主轴旋转工具和工具和工具;ATC,扶轮同时,工具调整它的位置接受主轴从刀具;接下来,空中交通管制,将取代刀刀被卸到主轴和工具:最后,回到原来的ATC,“备用”的位置。在这一点上,ATC完成程序继续运行。这ATC的主要优势结构简单,运动越少,快速变化的工具。的主要缺点是,刀必须保持与平面的轴线平行,主队工具相比,芯片和液体刀到文件夹中,有必要工具加保护。圆锥刀文件夹芯片将导致ATC错误,甚至损坏刀文件夹,和主轴的可能性。一些处理中心转移,和工具。在ATC命令,transfer-cutter刀将被删除,机器前进,与空中交通管制和定位,符合这个职位。180“扶轮ATC设备可以使用水平的机器,也可以用于立式加工中心。2.1汽车旋转工具自动旋转工具的使用数控机床是一个简单的自动安装工具的变化,四方和47.60炮塔2。2 ATC head-turret安装ATC等旋转数控机床常用设备,有几个转塔刀架轴,每一个都有两刀轴,第一个塔change-realization过渡过程可以自动工具。优点是结构简单,工具改变时间短,只有2 s。然而,由于空间的限制,纺锤体的数量不能太多,通常只适用于过程少,高精密机床,数控钻、数控铣床等。近年来有机械手和六角头用刀自动工具改变ATC设备,如图2.3所示。它实际上是一个六角头ATC,knife-ATC设备组合。原则如下: 5炮塔在第一轴3和4两个工具,使用这个工具时轴4处理工具,机械手2将下一步需要工具不工作工具轴3直到这个过程完成后,第一个旋转炮塔180,ATC完成。ATC的大部分时间和加工时间重合,唯一真正的工具改变时间炮塔换位的第一次,这种方法主要用于空中交通管制和数控数控钻孔文件床。 2。3。Daidao系统自动变化的工具图2.4显示了刀,整个机床数控机床的外观图。图2.5显示了刀和拼合式机数控机床的外观的计划。在这一点上,刀存储容量,较重的工具可以,经常额外运输单位完成刀主轴和刀具之间的运输。选举Daidao ATC的刀,刀,自动装卸机工具和工具交换机构(机械手),由四个部分组成的,广泛应用。工具自动工具改变机械手系统,整个过程更复杂的空中交通管制。我们必须首先用于处理安装在刀上的标准工具处理机器pre-size外,根据某种方式增加了刀。ATC,选中第一刀刀,然后从空中交通管制,从刀刀或主轴,交换,新刀轴,老刀回刀。ATC,前两把刀,以适应有限数量不能太多,不能满足复杂零件加工的需要,数控机床自动工具改变Daidao使用自动工具设备。刀更有能力,都安装在主轴箱以上。至于自动工具改变Daidao装置数控机床主轴箱主轴,主轴组件高刚度以满足加工要求。机构的数量较大的刀,可以实现更复杂的零件的加工过程,显著提高生产力。Daidao系统自动工具改变应用于钻井中心和CNC加工中心。比较了Daidao自动工具改变系统是最有前途的。 3.PLC control of the knife random mode of election3. 1Common methods of automatic election knife2。3。Daidao系统自动变化的工具图2.4显示了刀,整个机床数控机自动控制的数控刀指的是系统的实现用户指令后刀库自动化过程,包括过程发现刀具和自动工具改变(63、71)。数控加工中心设备(CNC)指令签发的选举刀,刀,刀位置,所需的工具自动刀说,选举。自动当选的刀有两种方法:随机序列选举刀和刀选举方法。 3.1.1秩序选举刀工具选择的顺序是根据插入的顺序处理工具刀,刀的使用为了发生,用刀回到原来的刀,刀也可以顺序添加块。通过这种方式,没有必要工具识别设备,驱动控制是一个相对简单、可靠点的可以直接使用刀机械来实现。但是刀在每个工具在不同的过程中不能被重用,如果工具安装按照刀的顺序,将会有严重的后果。需要增加数量的刀和刀工具的能力,减少刀的利用率。3.1.2Random选举刀随机选举下刀是任意的指令来选择所需的工具,然后必须有工具识别设备。工具刀库中没有的处理按照工件可以任意的顺序存储。每个工具的代码(或刀块),自动工具改变,旋切机,每个工具的“工具识别装置”可接受的识别。当数控工具代码和代码符合指令选择的工具,扶轮刀刀将发送到ATC的位置,等待抓取机械手。随机刀选举的优势是切割刀的顺序和处理顺序无关,可以重复使用相同的工具。因此,相对较少的刀,刀相应较小。随机选举刀工具必须编码识别。有三个主要的编码。 1。编码工具。采用特殊的刀处理结构编码,刀手柄后端上的拉杆包等间距的编码锁紧螺母固定的一部分。编码直径环的直径大小两个,分别表示二进制“1”和“0”这两个戒指是不同的,可以是一个系列的代码。例如,有六个小直径的环可以区分63(比率= 63)的编码工具。所有的0一般不允许使用代码,以避免切割刀块没有混淆的情况。2。刀块编码。对刀块的编码,编码工具,工具与刀具的数量。ATC刀旋转时,通过知识,以便每个刀席位之后刀,刀块,发现刀停止旋转。这个时候没有刀刀处理简化处理编码的一部分。3。附件的编码方法。这种风格的钥匙编码,编码卡,编码和coding-disc,它是使用最广泛的编码键。节目的第一toknives附加到一个工具包装编码键,当切割刀刀的商店,所以把钥匙的数量要记住刀块,将旁边的编码块插入关键关键孔刀的数量的座位。结论 专注于在当今的制造业环境中存储和管理工具的新模型和方法,好的结果的实际应用系统集成和优化,将进一步探索和其他方面的操作,所以它有一个更高的理论和实践水平。译文：机床刀具设计课题研究意义机床原来的刀库控制程序是单独设计的，没有采用刀具管理系统，功能也比较单一，只实现了刀库刀具的找刀、刀库最短路径定位、主轴换刀，而且不支持大型刀具。在刀库自动选刀方面，在计算机记忆式选刀的基础上采用了西门子840D特色功能，使选刀程序更简洁，并完成空刀套的查找。刀库快速换刀利用STEP-7完成编程，并在实际中得到验证。在刀库定位问题上，PLC程序控制采用模块化设计方法，这对今后生产类似机床将十分有利，很容易将其利用到其他机床上。自动换刀系统将以较快的速度增长，缩短换刀时间，提高刀具的定位精度是重要的手段，有利于数控技术的发展。刀具及其元件库存是现代生产管理中的重要环节, 特别是大型车间管理。传统的人工记帐管理方式, 效率低下, 错误率高, 且信息数据不能共享, 刀具的使用状态和寿命周期无法跟踪, 不能适应当前信息化管理需要。结合生产实际, 我们在车间刀具准备间建立刀具贮存立体库系统, 以满足车间刀辅具储存与管理的需要。该系统采用最优化技术, 利用计算机存储的大量库存信息, 能及时、准确、全面地反映刀具库的库存情况。整个系统采用图形界面, 人机对话由中文菜单提示, 可实现各种功能选择和各种信息的输入。管理系统采用在线帮助功能。可通过车间管理层、网络系统实现信息管理和共享。具有自动库存管理、刀具入库管理、刀具出库管理和统计查询功能。1.系统组成及其控制结构整个系统包括机械结构及电气控制系统。1.1.1 机械结构及工作原理刀具库由支架、驱动机构、传动系统、刀架、护罩、电气控制系统等部分组成。支架由立柱、横梁、上下导向环轨、支撑地轨组成。1)驱动机构该系统选用了变频调速的方法。采用锥形制动电机, 带变频调速, 经摆线针轮减速器, 通过链轮传动。2)拖动与传动系统采用变频控制技术。通过变频调速, 可使传动轴转速在正常范围内调节使刀架回转速度控制到 5 30mm in, 2 个传动轴各带上、下2 个链轮通过上、下2 条异形滚子链带动货架转动。链条胀紧机构采用螺纹调节胀紧, 为定期胀紧方式。调节时上、下链条松度调节一致, 使链条受力均匀。3)刀架与防护罩整库共有14 列独立刀架。其中 13 列为插座式刀架, 1 列为抽屉式刀架, 每个刀架背部通过销轴与上、下输送链链板联接, 底部安装滚轮, 链条转动带动刀架沿地轨转动。插座式刀架分BT40 刀架和BT50 刀架 2 种形式。为加强管理, 保证安全, 美化造型, 货架外围加防护罩。抽屉式刀架分 6 个抽屉放置其他刀辅具, 可分类装存一些刀辅具, 如钻头、车刀等。1.1.2. 电气控制系统本刀具储存系统的电气控制主要是对其货架进行运行控制和位置控制。运行控制包括运行设备的启动、制动控制。位置控制主要是对货架位置和地址进行检测。控制系统框图如图 1 所示。图 1刀具库控制系统图1)电气传动水平旋转刀具储存系统各机械的动作都属于反复短时工作制。而且系统在运行时需要几种速度, 因此传动系统需要调速, 所以该系统选用了变频调速的方法, 可以采用结构简单、运行可靠的变频器和变频电动机。2)控制方式该系统分为手动和自动控制2 种控制方式, 手动控制一般作为调试用和备用的工作方式; 自动控制方式为本系统计算机(IPC)和控制单元(变频器、接触器等)组成的一个自动控制系统。3)位置及定位精度检测本系统中自动认址和位置检测采用了接近开关作为检测元器件, 通过光点隔离继电器板和记数板对接近开关采集的信号进行记数和运算处理, 采用最优路径寻址方式确定货架的当前位置和货架的目的位置。为了使系统定位更准确, 采用了 2 只光电开关, 分别检测2 个货架的2 只检测片。1.2.刀库的功能刀库的作用是储备一定数量的刀具，机械手实现主轴上刀具的互换zsa刀具的类型有盘式刀库、链式刀库等多种形式，刀库的形式和容量要根据机床的工艺范围来确定。1.3.常见类型 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)转塔式刀库包括水平转塔头和垂直转塔头两种，见图2.6a)与b): (2)盘式刀库盘式刀库中刀库呈盘状,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2.7a)c)。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。(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2.8a)c)，基本结构见图2. 8do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。(4)直线式刀库和组合刀库直线式刀库结构简单如图2. 9，刀具单行排列，刀库容量小，多用于数控车床和钻床上。由于刀库位置固定，换刀动作由主轴完成，无需机械手。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。1.4.刀库的容量刀库的容量首先要考虑加工工艺的需要，从使用角度出发，一般为1040把刀，刀库的利用率会高，而结构比较紧凑。1.5.刀具的选择方式(1)顺序选择将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座内。每次换刀时，刀库顺序转动一个刀座位置，并取出所需要的刀具，己经使用过的刀具可以放回原来的刀座内，也可以顺序放入下一个刀座内。但由于刀库中刀具在不同的工序中不能重复使用，必须增加刀库的容量，降低了利用率。(2)任意选择目前大多数的数控系统都采用任意选刀的方式，其分为刀套编码、刀具编码和记忆式等三种。刀具编码或刀套编码需要在刀具或刀套上安装用于识别的编码条，一般都是根据二进制编码的原理进行编码。刀具编码选刀方式采用了一种特殊的刀柄结构，并对每把刀具编码。每把刀具都具有自己的代码，因而刀具可在不同的工序中多次重复使用，换下的刀具不用放回原刀座，刀库的容量也可相应减少。本文采用记忆式选刀，这种方式能将刀具号和刀库中的刀套位置对应地记忆在数控系统的PLC中，无论刀具放在哪个刀套内，刀具信息都始终记存在PLC内。刀库上装有位置检测装置，可获得每个刀套的位置。这样刀具就可以任意取出并送回。刀库上还设有机械原点，使每次选刀时就近选取。1.6.刀库的控制方式 (1)刀库作为系统的定位轴来控制。在梯形图中根据指令的T码进行运算比较后输出角度和速度指令到刀库伺服驱动刀库伺服电机。刀库的容量、旋转速度、加/减速时间等均可在系统参数中设定，此种方式不受外界因素影响定位准确、可靠但成本较高。 (2)刀库由液压马达驱动，有快/慢速之分，用接近开关计数并定位。在梯形图中比较系统存储的当前刀号(主轴上的刀)和目标刀号(预选刀)并运算，再输出旋转指令，同时判断按最短路径旋转到位。这种方式需要足够的液压动力和电磁阀刀库旋转速度可通过节流阀调整。但使用一段时间后可能会因为油质、油压、油温及环境因素的变化而影响运动速度和准确性。一般用于不需频繁换刀的大中型机床。 (3)刀库由交流异步电动机驱动凸轮机构(马氏机构)，用接近开关计数，这种方式运行稳定，定位准确可靠一般与凸轮机械手配合使用，换刀速度快，定位准。2.换刀装置的主要类型,特点和适用范围2.1.自动回转刀架自动回转刀架是数控机床上使用的一种简单的自动换刀装置，有四方刀架和六角刀架等多种形式，回转刀架上分别安装有四把、六把或更多的刀具，并按数控指令进行换刀。回转刀架又有立式和卧式两种，结构比较简单，适用于经济数控车床。回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时切削抗力和减少刀架在切削力作用下的变形，提高加工精度。回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后具有较高的重复定位精度(一般为0.001 0.005mm )。图2.1所示为螺旋升降式四方刀架。在自动回转刀架中最简单的换刀装置是180回转式换刀装置，如图2.2所示。接到换刀指令后，机床控制系统便将主轴控制到指定换刀位置;与此同时，刀具库运动到适当位置，换刀装置回转并同时与主轴、刀具库的刀具相配合;拉杆从主轴刀具上卸掉，换刀装置将刀具从各自的位置上取下;换刀装置回转180并将主轴刀具与刀具库刀具带走;换刀装置回转的同时，刀具库重新调整其位置，以接受从主轴取下的刀具;接下来，换刀装置将要换上的刀具与卸下的刀具分别装入主轴和刀具库:最后，换刀装置转回原“待命”位置。至此，换刀完成，程序继续运行。这种换刀装置的主要优点是结构简单、涉及的运动少、换刀快。主要缺点是刀具必须存放在与主轴平行的平面内，与侧置后置刀具库相比，切屑及切削液易进入刀夹，因此必须对刀具另加防护。刀夹锥面上有切屑会造成换刀误差，甚至有损坏刀夹与主轴的可能。有些加工中心使用了传递杆，并将刀具库侧置。当换刀指令被调用时，传递杆将刀具库的刀具取下，转到机床前方，并定位于与换刀装置配合的位置。180“回转式换刀装置既可用于卧式机床，也可用于立式机床。2. 2.转塔头式换刀装带有旋转刀具的数控机床常采用此种换刀装置，转塔头上装有几个主轴，每个主轴上均装一把刀具，加工过程中转塔头可自动转位实现换刀。其优点是结构简单，换刀时间短，仅为2s左右。但由于受空间位置的限制，主轴数目不能太多，通常只适用于工序较少、精度要就不高的机床，如数控钻床、数控铣床等。近年来出现了一种用机械手和转塔头配合刀库进行换刀的自动换刀装置，如图2.3所示。它实际上是转塔头换刀装置和刀库式换刀装置的结合。其原理如下:转塔头5上有两个刀具主轴3和4，当用刀具主轴4上的刀具进行加工时，可由机械手2将下一步需要的刀具换至不工作的刀具主轴3上，待本工序完成后，转塔头回转180，完成换刀。因其换刀时间大部分和加工时间重合，真正换刀时间只需转塔头转位的时间，这种换刀方式主要用于数控钻床和数控锉床等。2. 3.带刀库的自动换刀系统图2.4所示为刀库与机床为整体式数控机床的外观图。图2.5所示为刀库与机床为分体式数控机床的外观图。此时，刀库容量大，刀具可以较重，常常附加运输装置来完成刀库与主轴之间刀具的运输。带刀库的换刀装置由刀库、选刀机构、刀具自动装卸机械及刀具交换机构(机械手)等四部分组成，应用广泛。刀库机械手自动换刀系统，整个换刀过程比较复杂。首先要把加工过程中使用的全部刀具安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调后，按一定的方式放入刀库。换刀时，先在刀库中选刀，再由换刀装置从刀库或主轴上取刀，进行交换，将新刀装入主轴，旧刀放回刀库。 由于前两种换刀装置容纳的刀具数量有限不能太多，不能满足复杂零件的加工需要，所以自动换刀数控机床多采用带刀库的自动换刀装置。刀库具有较大容量，既可安装在主轴箱的侧面或上方。由于带刀库的自动换刀装置的数控机床的主轴箱内只有一根主轴，主轴部件的刚度要高，以满足精密加工要求。刀库内数量较大，因而能满足复杂零件的多工序加工，大大提高生产率。带刀库的自动换刀系统适用于数控钻削中心和加工中心。进行比较得出带刀库的自动换刀系统是最有发展前景的。3.PLC控制的随机选刀方式的研究3. 1常见的自动选刀方式刀库的自动控制指CNC执行用户指令后系统对刀库的自动控制过程，包括程序找刀和自动换刀(63,71。加工中心的计算机数控装置(CNC)发出的选刀指令，将刀库转到所需刀具号的取刀位置，称自动选刀。自动选刀有两种方法:顺序选刀和随机选刀方法。3.1.1顺序选刀 顺序选刀方法是刀具按预定工序的先后顺序插入刀库中，使用时按顺序转到取刀位置，用过的刀具放回原来的刀座内，也可以顺序放入下一个刀座内。采用这种方式，不需要刀具识别装置，而且驱动装置控制也比较简单，工作可靠，可以直接由刀库的分度机械来实现。但刀库中每把刀具在不同的工序中不能重复使用，如果刀具不按顺序装在刀库中，将会产生严重的后果。必须增加刀具的数量和刀库的容量，降低了刀具和刀库的利用率。3.1.2随机选刀 随机选刀方法是根据指令要求任意选择所需要的刀具，这时必须有刀具识别装置。刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列，可任意存放的。每把刀具(或刀座)均编上代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具都经过“刀具识别器”接受识别。当刀具代码与CNC指令代码相符时该刀具被选中刀库旋转将刀具送到换刀位置，等待机械手来抓取。随机选刀的优点是刀库中刀具的排列顺序与加工顺序无关，相同的刀具可以重复使用。因此，刀具数量比较少，刀库也相应的较小。随机选刀必须对刀具编码，以便识别。编码主要有以下三种。1.刀具编码方式。采用特殊的刀柄结构进行编码，刀柄后端的拉杆上套装着等间距的编码环，由锁进螺母固定。编码环直径有大小直径两种，分别表示二进制的“1”和“0，通过这两个圆环的不同排列，可以得到一系列代码。例如有六个大小直径的圆环便可组成能区别63 ( 26-1=63)种刀具的编码。通常全为0的代码不许使用，以避免与刀座中没有刀具的状况混淆。2.刀座编码方式。对刀座编码，刀具编码，并将刀具放到与其号码相符的刀座中。换刀时刀库旋转，使每个刀座位依次经过识刀器，找到刀座，刀库便停止旋转。这时刀柄上没有了编码环，使刀柄简化。3.编码附件方式。这种方式有编码钥匙、编码卡片、编码杆和编码盘等，其中应用最多的是编码钥匙。先给刀具都附上一把裹示该刀具号的编码钥匙，当把各刀具存放到刀库的刀座中时，这样就把钥匙的号码转记道刀座中，将编码钥匙插进到座旁边的钥匙孔中给刀座编上了号码。 结语重点讨论了在当今制造环境下刀具存储与管理新的模式和方法, 实际应用效果良好, 在系统集成和优化运行等方面将进一步探讨, 使之具有更高理论和实际水平。