分度刀库装置设计

① 换刀装置中常用的双臂机械手有哪几种手爪结构他们在换刀过程中要完成那些基本动作

双臂单爪换刀机械手和链式刀库自动换刀装置设计（自动换刀机械手设计） 加工中心是现代机械加工中用得最多的设备之一，
而自动换刀装置作为加工中心的核心部件，一直处在不断改进之中。
设计一台小型加工中心的刀库及自动换刀装置。
首先，主要针对目前机床上常用的几种类型的刀库（鼓盘式刀库、链式刀库、格子盒式刀库等）进行了比较分析，
最终选用链式刀库结构，
选择伺服电机驱动，
采用蜗杆蜗轮装置减速，
并完成了链条的选择和链轮的设计计算。
另外，选择双臂单爪机械手结构，
对其运动作了详细的分析，
最终将换刀运动分解为手臂的伸缩，
手架的伸缩和回转三个动作。
全部采用液压系统进行控制。
在合理选用液压缸之后，
绘制出了液压系统控制图、
机械手动作原理图，
基本完成了自动换刀装置的设计工作。

② 刀库的发展趋势

德杰刀库目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应
用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提
出了更高的要求。当今数控机床正在朝着以下几个方向发展：
1．德杰刀库高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关
系到加工效率和产品质量。目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提
高系统的基本运算速度。同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以
提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度，并采用直线电动机直
接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特性相当优越。采
用前馈控制技术，使追踪滞后误差大大减小，从而改善拐角切削的加工精度。
为适应超高速加工的要求，数控机床采用主轴电动机与机床主轴合二为一的
结构形式，实现了变频电动机与机床主轴一体化，主轴电机的轴承采用磁浮轴
承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式。目前，陶瓷刀具和金刚石涂层刀具
已开始得到应用。
2．德杰刀库多功能化。配有自动换刀机构（德杰刀库容量可达100把以上）的各类加
工中心，能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻
螺纹等多种工序加工，现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一
个零件的不同部位进行不同方式的切削加工。数控系统由于采用了多CPU结构
和分级中断控制方式，即可在一台机床上同时进行零件加工和程序编制，实现所
谓的“前台加工，后台编辑”。为了适应柔性制造系统和计算机集成系统的要
求，数控系统具有远距离串行接口，甚至可以联网，实现数控机床之间的数据通
信，也可以直接对多台数控机床进行控制。
3．智能化。现代数控机床将引进自适应控制技术，根据切削条件的变化，
自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精
度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。具有
自诊断、自修复功能，在整个工作状态中，系统随时对CNC系统本身以及与其
相连的各种设备进行自诊断、检查。一旦出现故障时，立即采用停机等措施，并
进行故障报警，提示发生故障的部位、原因等。还可以自动使故障模块脱机，而
接通备用模块，以确保无人化工作环境的要求。为实现更高的故障诊断要求，其
发展趋势是采用人工智能专家诊断系统。
4．数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前CAD／CAM图
形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CA
D绘制的零件加工图样，再经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从
而自动生成NC零件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技
术的发展，当前又出现了CAD／CAPP／CAM集成的全自动编程方式，它
与CAD／CAM系统编程的最大区别是其编程所需的加工工艺参数不必由人工
参与，直接从系统内的CAPP数据库获得。
5．可靠性最大化。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控
系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成
电路，以减少元器件的数量，来提高可靠性。通过硬件功能软件化，以适应各种
控制功能的要求，同时采用硬件结构机床本体的模块化、标准化和通用化及系列
化，使得既提高硬件生产批量，又便于组织生产和质量把关。还通过自动运行启
动诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种
外部设备进行故障诊断和报警。利用报警提示，及时排除故障；利用容错技术，
对重要部件采用“冗余”设计，以实现故障自恢复；利用各种测试、监控技术，
当生产超程、刀损、干扰、断电等各种意外时，自动进行相应的保护。
6．控制系统小型化。数控系统小型化便于将机、电装置结合为一体。目前
主要采用超大规模集成元件、多层印刷电路板，采用三维安装方法，使电子元器
件得以高密度安装，较大规模缩小系统的占有空间。而利用新型的彩色液晶薄型
显示器替代传统的阴极射线管，将使数控操作系统进一步小型化。这样可以方便
地将它安装在机床设备上，更便于对数控机床的操作使用。

③ 数控车床自动回转刀架机械结构及控制装置设计选题的意义

数控车床的刀架是机床的重要组成部分刀架用于夹持切削用的刀具,因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。在一定程度上,刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展,刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同,数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来,自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构,它的形式多种多样,目前常见的有:回转刀架换刀更换主轴头换刀以与带刀库的自动换刀统。

④ 刀库换刀的程序设计及plc原理图怎么设计啊

N140 M81 ； 刀套回刀 N145 IF [#1000 EQ 0] GOTO 250 ； #1000：FANUC 系统变量号，对应PMC 54.0 N150 #4=#4120 ； # 4120:FANUC 模态信息的系统变量号,读入的T码赋给#4N160 T#4 ； 将赋给#4的T码再赋给TN180 M80 ； 刀套倒刀 N190 G04 X1 ； 延时N200 M82 ； ATC扣刀N210 M83 ； 主轴松刀)N220 M84 ； ATC交换刀具N225 M85 ； 主轴紧刀N230 M86 ； ATC回原位N240 M81 ； 刀套回刀N250 G#101 G#102 G#103 ； 恢复G代码N255 M88 ； 换刀结束N260 M99; ； 子程序返回N270 #3000=1 ；#3000:FANUC 宏报警系统变量号 显示屏显示 M6 WITHOUT T CODEN280 M99 ；子程序返回根据系统变量[#1000]的状态，当[#1000 EQ 0]时完成对小刀与小刀或大刀与大刀的一次交换；当[#1000 EQ 1]时完成对小刀与大刀或大刀与小刀的二次交换，因为该盘式刀库机械手拔刀到位时无检测信号装置。宏程序中的主轴准停位置、换刀固定点无论是FANUC数控系统还是SIEMENS数控系统都可以通过机床参数进行设定。
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⑤ 刀库的主要构件

刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换；换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在，若无刀库则加工所需刀具无法事先储备；若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换，而失去降低非切削时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。
近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色，在其特有的技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能、高可靠度及多工复合等概念之产品。其产品品质的优劣，关系到工具机的整体效能表现。
刀库的容量、布局，针对不同的工具机，其形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为以下几种：
1-1-1 斗笠式刀库
一般只能存16~24把刀具，斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。
1-1-2 圆盘式刀库
圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。圆盘刀库一般俗称盘式刀库，以便和斗笠式刀库、链条式刀库相区分。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需搭配自动换刀机构ATC(Auto Tools Change)进行刀具交换。
1-1-3 链条式刀库
链条式刀库的特点是可储放较多数量之刀具，一般都在20把以上，有些可储放120把以上。它是藉由链条将要换的刀具传到指定位置，由机械手将刀具装到主轴上。换刀动作均采用马达加机械凸轮的结构，此设计之结构简单、动作快速、确实、可靠，但是价格较高，通常为客制化产品。 自动换刀系统是CNC工具机的重要组成部分，主要是将加工所需刀具，从刀库中传送到主轴夹持机构上。刀具夹持元件的结构特性及其与工具机主轴的联结方式，将直接影响工具机的加工性能。刀库结构形式及刀具交换装置的工作方式，则会影响工具机的换刀效率。自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度，又会对整机的成本产生直接影响。
数控工具机的自动换刀系统大概分为1.油压机构2.气压机构3.电气式凸轮机构。在不断追求速度及可靠性提升的数控工具机市场，凸轮式换刀机构就广泛的被采用。此设计只用一个驱动马达就可完成复杂的换刀动作，快速确实，除了换油外没有其他消耗零件及保养需求，故障率最少，寿命超过百万次以上。
一般具有ATC装置者都有ATC臂。换刀时若是需要在刀具库与主轴两处更换，则需要ATC臂来补助。但有些工具机并不需要ATC臂即可完成换刀动作。