专科(附件)【字数：10512】
本文从机床整体出发，阐述了机床的工作原理、电气部分的控制要求，数控系统的连接装配等部分。整个换刀过程中最重要的就是换刀系统，刀具、刀套等部件的装配精度直接决定了最后加工零件的精度，所以紧接着就阐述了常见的刀库及换刀原理，以FANUC系统的梯形图为例，采用简洁的模块话编程，介绍了刀库的PLC控制原理，最后以四工位刀架为例，介绍了电气调试过程中遇到的问题和解决方案。整个换刀动作中需要的组成部件有机床的主轴、刀具、刀套、还有相应的传感器。其中，机械手的转动是通过弧面凸轮控制机械手上轴承加以实现；机械手的伸缩与收回是通过连杆机构控制进行控制；摆臂手上的夹指控制换刀机构上刀具的夹紧。在各个系统精确无误的配合下，快速高效的完成了一次次换刀动作。 换刀系统的动作顺序通常情况下是换刀指令传送给CNC系统后， ATC 门会接收到PLC输出的信号、同时主轴、刀库、ATC单元都做好换刀前的准备工作，主轴开始向第二参考点（或者是换刀点）进行移动、到达指点位置后主轴定向、刀库向换刀位准备好刀具、选刀将被换刀气缸推至主轴侧、ATC 单元精确转至换刀位置、主轴松开到位、进行抓刀、ATC 单元自动移出、精确旋转到主轴上，完成待换刀具与主轴上刀具之间的交换、主轴抓刀、抓刀夹紧后ATC 臂回到起点。
Supervised by：WangYong 目 录
第一章 绪论 1
第二章 数控系统的连接 2
（一）数控机床的工作原理 2
1、数控机床电气部分控制要求 2
2、数控系统的连接装配 4
第三章 常见刀库及换刀基本原理 6
（一）刀架及换刀装置 6
1、自动换刀装置的作用 6
2、数控机床对自动换刀装置的要求 6
3.1换刀形式 6
3.2 圆盘式刀库 7
3.3 机械手刀库 8
第四章 刀库PLC控制基本原理 12
（一） 刀架换刀流程的设计 12
（二）换刀动作的梯形图设计 12
1、自动换刀方式下梯形图的设计 12
2、手动换刀模式下梯形图的设计 21
（三） 电气调 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
试过程中常见的问题及解决方案 24
总结 26
参考文献 27
致 谢 28 第一章 绪论
数控机床，是一种可用数字编程进行控制的机床（Computer numerical control machine tools），其最大的优点是数控系统由编写的程序来进行控制。我们把编写好的程序，通过载体传输给机床的控制系统后，内部会进行逻辑计算，然后做出相应译码，全部转换成代码后，数控机床方可识别。再由数控装置经过逻辑运算，传送相应的控制信号，从而使机床按图纸要求进行自动加工。
数控机床作为工业之母，国之重器，在很大程度上解决了加工难度要求高、加工精度要求高、加工种类要求多、加工批量繁多的各类作业问题，是集成化、复合化、高速化、高精度化、高可靠性及开放性与一体的智能化机床，是机电一体化产品的典型代表。“中国制造2025”发布后，我国制造业的转型升级以及跨越发展达到了新的高度。放眼全球制造业的发展历程，机床从之前自动化和数字化的制造正向协同及智能化的方向发展，高端，高精度的机床是实现智能制造的关键技术支撑。从2002 年起，我国就成了世界上最大的机床消费国。在航空航天、科研、军事、精密器械、高精医疗设备等各个邻域都有涉足，承担着加工总量占机器总制造量的40%60%，对于我国的制造业水平起到举足轻重的作用。
本文从介绍数控机床的相关概念入手，从机床整体出发，阐述了机床的组成、工作原理、电气部分的控制要求，数控系统的连接装配等部分。整个换刀过程中最重要的就是换刀系统，刀具、刀套等部件的装配精度直接决定了最后加工零件的精度，所以紧接着就阐述了常见的刀库及换刀原理，以FANUC系统的梯形图为例，采用简洁的模块话编程，介绍了刀库的PLC控制原理，最后以四工位刀架为例，介绍了电气调试过程中遇到的问题和解决方案。
整个换刀动作中需要的组成部件有机床的主轴、刀具、刀套、还有相应的传感器。其中，机械手的转动是通过弧面凸轮控制机械手上轴承加以实现；机械手的伸缩与收回是通过连杆机构控制进行控制；摆臂手上的夹指控制换刀机构上刀具的夹紧。在各个系统精确无误的配合下，快速高效的完成了一次次换刀动作。
换刀系统的动作顺序通常情况下是：换刀指令传送给CNC系统后， ATC 门会接收到PLC输出的信号、同时主轴、刀库、ATC单元都做好换刀前的准备工作，主轴开始向第二参考点（或者是换刀点）进行移动、到达指点位置后主轴定向、刀库向换刀位准备好刀具、选刀将被换刀气缸推至主轴侧、ATC 单元精确转至换刀位置、主轴松开到位、进行抓刀、ATC 单元自动移出、精确旋转到主轴上，完成待换刀具与主轴上刀具之间的交换、主轴抓刀、抓刀夹紧后ATC 臂回到起点。
第二章 数控系统的连接
（一）、数控机床的工作原理
按照编程的规则要求，依据所要加工产品的图纸进行编程，然后通过各种载体传送给数控机床的系统，之后内部会进行逻辑计算，然后做出相应译码，最后生成一系列机床可以识别的信号，再向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置等执行机构发出相对应的控制信号，驱动相应的部件动作，从而加工出符合要求的零件。
图21数控机床的工作原理
1、数控机床电气部分控制要求
（1）、平面坐标轴x、y的运动控制功能
在普通数控车床中，系统要能够对平面内的x轴和y轴方向的运动有准确的控制能力，与此同时还要具备精准的插补运算功能。
（2）、刀具位置的补偿功能
刀具位置的补偿功能，在很大程度上提高了零件加工的精度，减少了刀具的长度或者半径带来的误差，其原理是在进行加工之前，先测量出所用刀具的半径或者是长度，然后将这些数据理解成被加工零件本身的数据进行编程，从而可以提高产品的加工质量。
（3）、车削固定循环功能
数控车床具有丰富多样、不同系统、固定格式的切削循环功能，如端面固定循环、内外圆柱面固定循环、内外圆锥面固定循环等等。利用这些固定形式的循环指令可以简化编程步骤和过程，提高生产作业的效率。
（4）、数控系统准备功能
准备功能也称之为是G功能，是用来表达数控车床接受到指令时将如何动作的功能，是由PLC内部处理信号传给CNC的信号。G代码指令由字母G和它后面的数字组成。
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第一章 绪论 1
第二章 数控系统的连接 2
（一）数控机床的工作原理 2
1、数控机床电气部分控制要求 2
2、数控系统的连接装配 4
第三章 常见刀库及换刀基本原理 6
（一）刀架及换刀装置 6
1、自动换刀装置的作用 6
2、数控机床对自动换刀装置的要求 6
3.1换刀形式 6
3.2 圆盘式刀库 7
3.3 机械手刀库 8
第四章 刀库PLC控制基本原理 12
（一） 刀架换刀流程的设计 12
（二）换刀动作的梯形图设计 12
1、自动换刀方式下梯形图的设计 12
2、手动换刀模式下梯形图的设计 21
（三） 电气调 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
试过程中常见的问题及解决方案 24
总结 26
参考文献 27
致 谢 28 第一章 绪论
数控机床，是一种可用数字编程进行控制的机床（Computer numerical control machine tools），其最大的优点是数控系统由编写的程序来进行控制。我们把编写好的程序，通过载体传输给机床的控制系统后，内部会进行逻辑计算，然后做出相应译码，全部转换成代码后，数控机床方可识别。再由数控装置经过逻辑运算，传送相应的控制信号，从而使机床按图纸要求进行自动加工。
数控机床作为工业之母，国之重器，在很大程度上解决了加工难度要求高、加工精度要求高、加工种类要求多、加工批量繁多的各类作业问题，是集成化、复合化、高速化、高精度化、高可靠性及开放性与一体的智能化机床，是机电一体化产品的典型代表。“中国制造2025”发布后，我国制造业的转型升级以及跨越发展达到了新的高度。放眼全球制造业的发展历程，机床从之前自动化和数字化的制造正向协同及智能化的方向发展，高端，高精度的机床是实现智能制造的关键技术支撑。从2002 年起，我国就成了世界上最大的机床消费国。在航空航天、科研、军事、精密器械、高精医疗设备等各个邻域都有涉足，承担着加工总量占机器总制造量的40%60%，对于我国的制造业水平起到举足轻重的作用。
本文从介绍数控机床的相关概念入手，从机床整体出发，阐述了机床的组成、工作原理、电气部分的控制要求，数控系统的连接装配等部分。整个换刀过程中最重要的就是换刀系统，刀具、刀套等部件的装配精度直接决定了最后加工零件的精度，所以紧接着就阐述了常见的刀库及换刀原理，以FANUC系统的梯形图为例，采用简洁的模块话编程，介绍了刀库的PLC控制原理，最后以四工位刀架为例，介绍了电气调试过程中遇到的问题和解决方案。
整个换刀动作中需要的组成部件有机床的主轴、刀具、刀套、还有相应的传感器。其中，机械手的转动是通过弧面凸轮控制机械手上轴承加以实现；机械手的伸缩与收回是通过连杆机构控制进行控制；摆臂手上的夹指控制换刀机构上刀具的夹紧。在各个系统精确无误的配合下，快速高效的完成了一次次换刀动作。
换刀系统的动作顺序通常情况下是：换刀指令传送给CNC系统后， ATC 门会接收到PLC输出的信号、同时主轴、刀库、ATC单元都做好换刀前的准备工作，主轴开始向第二参考点（或者是换刀点）进行移动、到达指点位置后主轴定向、刀库向换刀位准备好刀具、选刀将被换刀气缸推至主轴侧、ATC 单元精确转至换刀位置、主轴松开到位、进行抓刀、ATC 单元自动移出、精确旋转到主轴上，完成待换刀具与主轴上刀具之间的交换、主轴抓刀、抓刀夹紧后ATC 臂回到起点。
第二章 数控系统的连接
（一）、数控机床的工作原理
按照编程的规则要求，依据所要加工产品的图纸进行编程，然后通过各种载体传送给数控机床的系统，之后内部会进行逻辑计算，然后做出相应译码，最后生成一系列机床可以识别的信号，再向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置等执行机构发出相对应的控制信号，驱动相应的部件动作，从而加工出符合要求的零件。
图21数控机床的工作原理
1、数控机床电气部分控制要求
（1）、平面坐标轴x、y的运动控制功能
在普通数控车床中，系统要能够对平面内的x轴和y轴方向的运动有准确的控制能力，与此同时还要具备精准的插补运算功能。
（2）、刀具位置的补偿功能
刀具位置的补偿功能，在很大程度上提高了零件加工的精度，减少了刀具的长度或者半径带来的误差，其原理是在进行加工之前，先测量出所用刀具的半径或者是长度，然后将这些数据理解成被加工零件本身的数据进行编程，从而可以提高产品的加工质量。
（3）、车削固定循环功能
数控车床具有丰富多样、不同系统、固定格式的切削循环功能，如端面固定循环、内外圆柱面固定循环、内外圆锥面固定循环等等。利用这些固定形式的循环指令可以简化编程步骤和过程，提高生产作业的效率。
（4）、数控系统准备功能
准备功能也称之为是G功能，是用来表达数控车床接受到指令时将如何动作的功能，是由PLC内部处理信号传给CNC的信号。G代码指令由字母G和它后面的数字组成。
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