數控加工中心刀庫全自動快速換刀技術的研究,機械工程論文內容摘要：最近幾年電子信息技術的不斷發展，在個行業的生產工作中都得到了廣泛的應用，利用計算機技術進行數字控制越來越成熟和先進，極大的提升了加工機床的效率及可靠性，數控加工中心配置刀庫，能夠實現快速自動換刀，極大的提升了零件加工的質量與效率，對加工機床效率的提升起著決定性作用，因而，本文就數控刀庫設計中存在的問題進行分析，并提出相應的優化對策。本文關鍵詞語：數控；刀庫設計；問題；對策；0引言刀庫系統極大的解決了當下生產經過中的效率問題，改變了傳統產品加工、處理方式，將使用的刀具事先放到刀庫系統中，在計算機技術的控制下，實現生產經過中的換刀、加工等動作的自動化，節省更多的時間，數控刀庫設計的主要目的是為了實現生產經過的全自動及快速換刀，進而提升生產效率，本文就數控刀庫設計中存在的問題，尋求相應的對策，進而進一步提升生產效率。1換刀經過中的問題及對策數控設計中換刀經過的實現，是通過計算機對機械手的控制，進而實現取刀、換刀等操作的，在沒有命令工作命令的狀態下，機械手是緊閉的，一般通過彈簧或電磁鐵來實現緊閉狀態[1].利用彈簧能夠減少電能的消耗，而利用電磁鐵則更好控制機械手的閉合程度，這需要根據實際的需求狀況來確定；在開場工作時，計算機向機械手發出指令，并根據系統的要求移動到換刀位置，并將需要的刀具移動到一樣的位置，反應到系統中。刀具到達固定位置夠就會通過電光門想系統傳遞信號，之后命令機械手取刀，渠道后機械手回到初始位置進行換刀。整個經過中，我們能夠發現定位問題是比擬關鍵的，在取刀、換刀的經過中，都需要機械手或傳送裝置定位的準確性，確保能夠在預定的位置上進行操作。2機械手設計中的問題及對策對換刀經過的了解，能夠看出機械手在這個經過中起著關鍵性的作用，而在取刀、換刀的經過中，機械手力的大小控制特別重要，若施加的力過大，就可能會損壞刀具，若過小則難以夾緊刀具，導致中途掉落，影響整個加工經過的順利進行[2].因而怎樣控制機械手里的大小是機械手設計中較為關鍵性的問題。主要存在與使用彈簧控制的裝置中，需要重視彈簧的選擇和位置的安頓，需要確保彈簧的彈性系數、長度等各方面保持一致，安頓的位置要兩只機械手中對稱；其次為避免機械手夾斷刀具，機械手制作材料的硬度需要小于刀具，還需要具有一定的耐用性。3傳動裝置設計中的問題及對策傳送裝置是將刀具傳輸到預定位置的主要工具，華而不實傳動軸是實現換刀經過的一個重要保障，將需要切換的刀具放到傳動軸上，并隨著傳動裝置進行移動，實現換刀的操作經過，但是為進一步確保生產的安全性，需要對傳動軸的轉動速度及力矩進行相應的計算分析[3],以及需要傳送刀具的重量，這些都對換刀經過有著極大的影響。華而不實傳動軸的轉速決定者換刀需要的時間，但是假如轉速過快，就需要考慮到電動機的功率能否到達相應的需求；另外是假如轉速過快還可能會導致轉動軸與空氣間的摩擦產生的熱量，存在一定的安全隱患。因而需要對轉動軸的轉速控制的問題，是傳送裝置設計中的主要問題。我們能夠通過借助于計算機技術，利用傳感器及反應系統對轉速及傳送經過的反應，進行轉速的準確控制，使其能夠在適宜的轉速范圍內，按時間到達預定的位置。4刀具的選擇辦法在數控加工機床工作的經過中，機械手能夠按照工序的需求進行相應的切換，通常來講每道工作操作的時間都是固定的，硬度能夠通過定時實現其對換刀時間的有效控制，另外還能夠通過采用計算機軟件編程的方式來控制和決定換刀的時間。華而不實通過硬件即定時器驅動具有更高層次的可靠性，且工作速度也比擬快，但會在一定程度上增加外部線路的成本；而采用軟件即計算機編程的方式，能夠極大的減少外部線路的成本，但編程的經過較為復雜，需要進行不斷的調試[4],才能確定一個適宜的時間及程序，確保換刀工作的順利進行。因而可見這兩種換刀的方式方法均有一定的優勢及缺點，因而適用的工序范圍也比擬有限，而在實際工作中，一種刀具往往需要屢次重復使用，來回變換換刀方式方法會造成一定的資源浪費，也增加了刀庫的容量，因而對刀具的選擇辦法也成為了換刀經過中需要解決的一個問題。我們能夠將不同類型的刀具進行編號，之后進行統一的歸類管理，將刀具的編碼代號存入到計算機系統當中，并將其放置在固定的位置上，且不能改變，之后通過計算機編程實現對各種型號刀具的切換，每種類型的刀具對已相應的換刀方式方法，通過子程序的調動實現刀庫系統換刀[5],此時傳動裝置也會將相應的刀具送到預定的位置，極大的提高了換刀經過的靈敏性，降低了當盤的容量，假如程序設置比擬合理，基本上能夠知足于人格工序生產的設置。5刀盤類型及容量配置的選擇不同刀庫的容量、外觀形狀及換刀的方式有著一定的差異不同，在數控加工機床的生產經過中，常見的刀盤有斗笠式、圓盤式以及傳動帶式等幾種不同的形式[6].華而不實斗笠式的反應在換刀的經過中，必需要整體對轉動裝置進行移動；圓盤式的刀庫負荷比擬小，常被用于各種小型設備的加工之中；而傳送帶式的刀盤容量則比前兩種要大很多，且在構造設計上也要比圓盤式刀庫簡單很多，有著較快的轉速，可靠性也比擬強，但是這種刀盤相應的造價也會比擬高，一般需要客戶根據自個的需求進行針對性的定制。不管是什么樣類型的刀盤，在刀具使用量比擬少的使用，之間間隔的距離會相對來講比擬遠，但是當刀具容量較大的時候，就會在構造上緊湊一點，但其能夠承受的程度是特別有限的，一旦超過了限制就會對正常加工生產造成一定的影響。因而在刀盤容量的設計上，為了知足對大容量的需求，以及緊湊度的要求，能夠通過采用雙圓盤的方式或是將傳送帶式刀盤增長傳送帶，這樣的方式方法來實現對刀盤擴容的需求，使得刀盤的容量能夠知足與正常加工生產。6動力系統的選擇數控刀庫設計中，動力系統的合理選擇，也是影響其工作效果的重要因素。不同動力系統會有自個一定的特點以及適用的范圍，在當下的數控加工當中常用到的動力系統裝置有液壓式、氣壓式以及電動機式。華而不實液壓式的基本構造比擬簡單，由活塞、活塞桿、缸蓋以及密封裝置等構成，并且還能夠根據其使用場合的特殊性，還能夠添加緩沖以及排氣的實現裝置[7],這種動力系統裝置，構造簡單且比擬容易操作，在實際工作中具有更強的使用性以及可靠性，并且與其他類型的動力系統構造相比，其能夠在一樣體積條件設定下產生更大的動力，也就是講采用液壓式的動力系統，其需要的液壓缸的體積要比氣壓缸及電動機要小的多，能夠在一定程度上節約出更多的空間，且在進行往復運動的經過中，不需要采用減速裝置，因而在工作運行的經過中，其提供的動力也愈加的穩定，進而極大的節省了生產的成本。7換刀速度的加快方式數控刀庫設計的主要目的是為了實現生產經過的全自動及快速換刀，進而提升生產效率。因而在數控刀庫的設計中，對于怎樣提升換刀速度方式的研究、設計也就變得更為重要[8],是工程師在進行數控刀庫設計書首要追求的一個目的。換刀的經過，從機械手的操作經過來看，是機械手轉動運動而非是平動運動，所以換刀速度在一定程度上與轉動慣量的大小有關聯，轉動慣量越小，換刀的速度也就越快。華而不實影響機械手轉動慣量的原因有下面幾種：其一是機械手兩刀夾的單元長度；其二是機械手兩刀夾單元的角度大小；其三則是動力系統提供動力的大小對機械臂的影響。針對這三個問題，分別提出相應的優化對策，進而為提升換刀速度、促進效率的提高提供相應參考。7.1機械手兩刀夾單元長度及角度根據上述對換刀經過的了解，能夠看出機械手在換刀經過中是進行轉動運動，而非平動，所以其轉動的速度會在一定程度上遭到機械手本身長度及轉動角度的影響。假如機械手兩刀夾單元長度過長，就會導致其張開角度難以控制，過短則會延長及角度張開的時間，所以刀夾單元長度設置在加到動作時，其張開角度恰好能夠夾到刀具就能夠，這就需要通太多次試驗操作分析后得出相應數值。另外機械手的質量也會對傳動的速度造成一定的影響，一般選擇使用密度小、硬度大但小于刀具的材料完成機械手的制作。7.2機械手旋轉角度圓盤式刀庫系統，在換刀時，為了提升換刀的速度，一般會將機械手的旋轉角度與距離設置到最小及近期[9],通過這種設計方式能夠使得機械手在最快的時間內完成取刀及換刀的經過，極大的節約了時間，進而加快了換刀的速度。因而在數控刀庫的設計中，能夠增加相應的智能控制系統，參加一個能夠進行距離判定的程序，并將刀具的編號根據擺放的順序嚴格錄入到系統中，系統根據編號判定刀具所需要的最小距離及旋轉角度，提早做出判定，在對下一個刀具編號預判時，能夠通過設置順時針、或逆時針的方式，去控制下一個刀具編號類型，進而實現智能化、全自動的換刀經過。7.3動力系統的影響動力系統的不同，對于其能夠提供應機械手動力的大小有直接的關系，而動力的大小還會直接影響傳動裝置的旋轉速度，換刀的經過是需要機械手機傳動裝置共同作用才能完成的，所以想要提升換刀速度，就需要對動力系統做好相應的控制，需要根據實際數控刀庫加工情況，選擇適宜的型號的液壓缸或是電動機，確保其能夠提供足夠的動力，支持換刀經過的實現。8結束語綜上所述，隨著電子信息技術的發展，數控刀庫技術被廣泛的應用到零件的生產加工中，為了確保生產效率的提升，需要不斷的解決數控刀庫設計中精準定位、轉速控制以及機械手加持力大小等問題，進而使得換刀的速度不斷的加快，有效提升效率，促進生產的全自動化、智能化的進一步實現。以下為參考文獻[1]王東輝。淺談關于數控刀庫設計中存在的問題及對策分析[J].中國設備工程，2022,419〔08〕：171-172.[2]秦曉陽。基于VMCH850數控加工中心斗笠式刀庫電氣控制優化設計[J].機電工程技術，2021,47〔03〕：144-146.[3]楊愷。分析數控加工中心斗笠式刀庫與自動換刀裝置[J].內燃機與配件，2021〔004〕：107-108.[4]楊道杰。基于PLC刀庫捷徑方向選擇自動控制的軟件設計與研究[J].名城繪，2022〔004〕：143.[5]李國發，李屹，王大川，等。盤式刀庫可靠性試驗狀態監測及故障預警研究[J].組合機床與自動化加工技術，2021〔8〕：86-89.[6]常飛虎，蔣鵬飛，張福，等。基于PLC的自動進料快速對心數控破竹機控制系統[J].林業和