结论23

致谢24

参考文献25

1 引言

    随着数控机床的智能化和自动化，传统的手工换刀效率低、精度差的特点已经不能适应生产的要求，自动换刀成为发展趋势。而许多工件的加工并不是由单一工序完成的，多次换刀和复杂工序大大增加了加工时间。控制换刀运行精确、换刀迅速、设计结构合理及生产安全高效系统就尤为显得重要。整个加工中心的生产质量严重受到自动换刀系统的换刀时间与可靠性的影响。本课题就是针对现有的自动换刀装置，利用PLC对自动换刀控制，并通过组态王监控加工过程的动态，确保生产的安全和高效。论文网

1。1自动换刀装置的研究

自动换刀系统在加工制造业中的作用越来越明显，换刀装置的控制结构多样，一般由换刀机械手、运行驱动装置以及刀库三部分组成[1]。

刀库是用来存储刀具的装置，不仅如此，它还需要精确定位，及时将所需更换的刀具运送到指定的换刀位置，机械手夹取新的刀具与主轴刀具交换，其装载刀数量一般在20～180把之间[2]。 一般情况下，要根据加工要求所需要的刀具数来合理的选择刀库的大小，小的刀库灵活便于控制，换刀时便于节省时间。当加工要求复杂、加工所需更换的刀具繁多，刀库相应变大，此时就对控制提出了比较高的要求，需要在短时间内能精确定位并迅速移动到换刀位置[3]。

机械手控制的换刀，控制过程相对简单，一定程度上可以节省换刀时间。通过换刀机械手控制刀具的装卸，实现主轴旧刀与刀库新刀的交互。机械手换刀分为两种，分别是单手式换刀和双手式换刀[4]。单手式机械手抓刀手只有一个，换刀控制动作由单手完成，此时的换刀动作较为繁多，但是其控制要求简单，适用范围较广，无论是主轴的轴线与刀库平行还是垂直都适用。双手式机械手抓刀手在两端各有一个，一个机械手抓取抓取刀库上刀具，另一个松开主轴刀具，然后两个抓刀手交换位置，在主轴上装入刀具，另一个将刀具归还，节省了换刀时间，双臂机械手换刀在主轴轴线与刀库平行的场合应用较多[5]。

刀库和机械手的控制需要在驱动装置的控制实现其功能，驱动装置一般有三种：步进电机、气(液)动控制和轮机等[6]。本次设计中的驱动装置采用了气动装置控制。

由于研究条件的限制，根据设计要求，本课题重点研究盘式刀库的自动换刀，旨在根据已有的换刀设备，缩短换刀时间，为其他同学的学习和工作人员的研究修理提供参考依据。

图1。1 换刀机械手示意图

刀库容量及旋转方向，机械手的控制精度及速度是决定换刀时间的重要因素，关乎加工中心的生产效率。自动换刀就是尽量压缩非切削时间，优化生产控制结构。带有自动换刀装置的数控机床，能够使工件在一次加装过程中，尽可能多的完成多道工序，减少了工件因为多次加装引起的不必要的误差，提高了加工的精度。

1。2 自动换刀装置的国内外现状

1。3应用的软硬件介绍 

1。3。1可编程控制器的特点及应用

可编程控制器，简称PLC(Programmable logic Controller)，是一种在微处理器基础之上, 综合运用计算机等技术发展起来的工业自动控制装置[11]。国际电工委员会(IEC) 在1987年颁布的PLC标准草案中，对PLC做了如下定义:“ PLC是一种专为工业环境应用设计的一种数字运算操作的电子系统”[12]。PLC的存储器是可以编程的，用来存储多种操作指令，例如顺序的运算，逻辑的运算，定时，计数等等，并通过设定的输入输出信号，控制数字量或是模拟量，对各种生产过程进行控制。文献综述