基于Master CAM加工的快速选刀研究

基于Master CAM加工的快速选刀研究

2012/7/12 来源：万方数据作者：廉良冲

关键字：数控铣床螺旋下刀快速选刀Master CAM

本文对数控加工软件Master CAM的快速选刀方法进行研究。根据Master CAM自带的螺旋下刀功能参数，分析螺旋下刀时最小螺旋半径和最大螺旋半径与刀具直径的关系，结合预先设定的切削余量，推导出粗加工时能准确选择最大直径刀具的公式。试验结果表叫该公式能够缩短选刀时间，提高加工的效率。

随着数控加工技术在模具产业中的应用，越来越多且复杂的型腔及槽体类零件出现在模具中。传统的数控加工方式基本靠经验，对快速选刀并未有太多的研究，这对提高数控加工的效率有着很大的影响。

刀具直径选择的经验性，不能体现“大刀允许大进给”的原则，无法更高地提高工艺系统的刚度和效率。多次进行首件的试加工比较得出最佳刀具直径或者直接以经验来判断，都会浪费宝贵的材料及机床资源。

作者以Master CAM软件为环境，从刀具直径与螺旋半径、螺旋间隙之间的关系着手进行分析研究，并根据所给切削余量的设定，推导出粗加工时一次性选择最大刀具的关系公式，能够从根本上解决选择最大刀具直径的问题。

1 Master CAM软件选刀分析

Master CAM软件中的下刀方式有3种，分别为垂直下刀、螺旋式下刀和斜插式下刀。

(1)垂直下刀。使用键槽铣刀直接竖直下刀进入材料表面进行切削。虽然键槽铣刀端部刀刃通过铣刀中心，有垂直吃刀的能力，但由于键槽铣刀只有两刃切削，加工时的平稳性较差，因而表面粗糙度较低，且刀具寿命不高。

这种方法对于无法自动换刀功能的数控铣床来说，是一种很大的麻烦。只要中间需要多次换刀，就无法精确把握换刀过程中z轴方向的精度。

(2)螺旋下刀。螺旋下刀是现代数控加工中应用较为广泛的下刀方式，特别是模具制造行业中应用最为常见。刀片式合金模具铣刀可以进行高速切削，和高速钢多刃立铣刀一样在垂直进刀时没有较大切深的能力，但可以通过螺旋式下刀的方式，通过刀片的侧刃和底刃的切削，避开刀具中心无切削刃部分与工件的干涉，使刀具沿螺旋朝深度方向渐进从而达到进刀的目的。

由于螺旋下刀易使螺旋处产生重叠的圆纹痕迹，导致表面不光洁，故螺旋下刀不宜用在精加工中。

(3)斜插式下刀。刀具快速下至加工表面上方一个距离后，改为以一个与工件表面成一角度的方向，以斜线的方式切入工件来达到z向进刀的目的。

采用斜插式下刀时，刀具切削材料由薄到厚。若用来开粗，则加工循环的次数要多次增加，否则极易折损刀具。因此比较适合小切削量的精加工。

由此可见，对于型腔的粗加工，螺旋下刀是一个非常不错的选择。作者以此为基础，研究粗加工螺旋下刀时快速选择最大直径立铣刀的问题。

2 Master CAM螺旋下刀参数功能

图1为Master CAM9.0中的下刀参数页，其中主要的参数功能如表1。

图1 Maater CAM下刀参数界面

表1 下刀功能参数

3 最小螺旋半径与最大螺旋半径

高速钢立铣刀不过中心刃，其中心有一工艺孔，孔的直径一般为刀具直径的35%，工艺孔的出现为作者提供了选择最小螺旋半径的依据；而刀具本身的直径，为作者提供了选择最大螺旋半径的依据。因此，最小螺旋半径和最大螺旋半径的设置是关键。下面来分析最小和最大螺旋半径各自的特点。

图2 最小螺旋半径示意图

最小螺旋半径。如图2所示，当螺旋半径小于刀具直径的35%时，执行螺旋下刀的过程中，刀具中心孔内的材料会被漏切。而且在加工中不断地螺旋下降的同时，刀具中心孔侧壁会不断地受孔内无法切除的材料的挤压。在刀具高速旋转且不断下降的过程中，材料会对刀具施加完全相反的作用，由此产生顶刀和大量的摩擦。

顶刀后刀具无法按程序要求下降，如果所用的夹头是强力夹头，那么刀具将会产生弹性形变甚至折断；如果是普通夹头，则刀具会沿z轴轴向滑动，严重影响精度。如果无冷却液或冷却效果不好，刀具还会在大量摩擦热的影响下，失去刀具应有的强力特性，产生“烧刀”现象。这对机床的主轴或机床会造成相当大的损伤，影响机床此次精度甚至影响机床的后续精度。

故在加工过程中，刀具的最小螺旋半径应大于刀具直径D的35%，从而避开工艺孔的影响。

最大螺旋半径。如图3所示，当最大螺旋半径大于刀具直径D的100%的时候，螺旋中心处涂色区域内的材料将会被漏切，导致螺旋下刀已经完成即z 方向已经到位的时候，螺旋中心仍然保留了一个圆台。

图3 最大螺旋半径示意图

如果圆台较小，因不易受力，圆台处的材料会被刀具挤断，使得底部表面为断裂口；如果圆台较大，那么刀具可能会无法承受大量材料的强力切削，容易磨损或者迸掉刃口。

所以最大螺旋半径不能超过刀具直径的100%。

4 快速选刀公式的推导

由上述可知，螺旋下刀过程中，是否能够安全地下刀，与最小螺旋半径、最大螺旋半径以及刀具直径都存在着一定的关系，由此可以推导出它们之间存在的关系。

设刀具直径为D，型腔的最小宽度为L，零件精加工预留量为L1（单边量），粗加工边界精修量为L2（单边量），螺旋下刀的xy方向预留间隙为L3（单边量）。

现在以槽的中心为螺旋下刀的中心，以满足一次螺旋为条件。在这个假设条件下，所选择的刀具直径应该是最大数值。由最小螺旋半径、刀具半径、

零件精加工预留量L1、粗加工边界精修量L2、螺旋下刀的xy预留间隙L3的关系可知，能够满足一次螺旋条件的关系应为图4所示。

图4 满足一次螺旋的关系图

由此关系图可以推出，恰好满足一次螺旋过程的关系式应该为：

推导后得：

由于最小螺旋半径应大于刀具直径的35%，即

可得：

责任

5 基于Master CAM的快速选刀实例

以Master CAM为平台，列举两个实际采用螺旋下刀加工的例子如下。

加工一个φ100mm的圆槽，确定L1=0.2mm，L2=0.1mm，

L3=0.1mm。由上节推导公式计算得：

取刀具直径为58mm，则通过模拟；若取刀具直径为59mm，则出现警告模拟中断。可知刀具最大直径为φ58mm。

加工一个宽18mm、长30mm的矩形双D头槽，取L1=0.3mm，

L2=0.05mm，L3=0.05mm，由上节公式计算得：

取刀具直径为10mm，则通过模拟；若取刀具直径为11mm，则出现警告模拟中断。可知刀具最大直径为φ10mm。

6 试验结果

在Master CAM软件中，通用的选刀方法为比较选择法，也就是经验选择。根据拟定好的工艺选择直径最大的铣刀，是提高加工效率的有效办法，因为大半径的刀具，无论从刚性角度还是从切削量的角度来说，都是要优先考虑的。

试验人员总数为20人，全部来自高级数控铣工培训班，该班级已经开设过Master CAM专业课，相对比较熟练，具体分为2组，每10人1组，地点为某校设计机房。

试验内容为该研究中的两个实例，交叉进行，第一步采用传统选刀方式选刀，第二步为利用该选刀公式选刀。

第一组为φ100mm的圆槽选刀，第二组为宽18mm、长30mm的矩形双D头槽选刀。结果比较如表2、3。

表2 圆槽选刀对比结果

表3 矩形槽选刀对比结果

由试验数据可以看出，作者得到的选刀公式D＜（L/2-L1-L2-L3）×20/17对选刀的辅助作用是巨大的。利用该公式选刀和传统选刀方式比较，在时

间上最大可以减少96.20%，最少也可以减少50%，平均时间减少率达到了70%左右。如果型腔材料切削量大的话，因刀路更新时间长，所以提高的效率会更大。

7 小结

以前某校实习工厂在用MasterCAM加工型腔及槽体类零件时，总是在选择刀具直径上面花不少时间，并且试加工次数较多，对刀具大小的选择，基本靠经验，无法精确计算批量生产的最小时间。

通过理论与试验，作者所得出的在Master CAM中快速选大直径刀具的依据公式D＜（L/2-L1-L2-L3）×20/17，能够解决快速迭择大直径刀具的问题，实现“大刀允许大进给”。该成果已经在某校实习工厂得到推广。

责任编辑：程玥

加工中心自动换刀功能及编程

加工中心自动换刀功能及编程 加工中心自动换刀功能是通过机械手（自动换刀机构）和数控系统的有关控制指令来完成的。换刀过程：装刀，选刀，换刀 1．换刀过程 （1）装刀：刀具装入刀库任选刀座装刀方式。刀具安置在任意的刀座内，需将该刀具所在刀座号记下来。 固定刀座装刀方式。刀具安置在设定的刀座内。 （2）选刀从刀库中选出指定刀具的操作。 1）顺序选刀：选刀方式要求按工艺过程的顺序（即刀具使用顺序）将刀具安置在刀座中，使用时按刀具的安置顺序逐一取用，用后放回原刀座中。 2）随意选刀： ①刀座编码选刀：对刀库各刀座编码，把与刀座编码对应的刀具一一放入指定的刀座中，编程时用地址T 指出刀具所在刀座编码。 ②计算机记忆选刀刀具号和存刀位置或刀座号对应地记忆在计算机的存储器 或可编程控制器 的存储器内，刀具存放地址改变，计算机记忆也随之改变。在刀库装有位置检测装置，刀具可以任意取出，任意送回。 （3）换刀 1）主轴上的刀具和刀库中的待换刀具都是任选刀座。 刀库一选刀一到换刀位一机械手取出刀具一装入主轴，同时将主轴取下的刀具装入待换刀具的刀座。 2）主轴上的刀具放在固定的刀座中，待换刀具是任选刀座或固定刀座。选刀过程同上，换刀时从主轴取下刀具送回刀库时，刀库应事先转动到接 收主轴刀具的位置。 3）主轴上的刀具是任选刀座，待换刀具是固定刀座。选刀同上，从主轴取下的刀具送到最近的一个空刀位。 2．自动换刀程序的编制 （1）换刀动作（指令）：选刀（T XX）；换刀（M06 （2）选刀和换刀通常分开进行。 （3）为提高机床利用率，选刀动作与机床加工动作重合。 （4）换刀指令M06必须在用新刀具进行切削加工的程序段之前，而下一个选刀指令T常紧跟在这次换刀指令之后。 （5）换刀点：多数加工中心规定在机床Z轴零点（Z0）,要求在换刀前用准备功能指令（G28使主轴自动返回Z0点。 （6）换刀过程：接到T XX指令后立即自动选刀，并使选中的刀具处于换刀位置，接到M06指令后机械手动作，一方面将主轴上的刀具取下送回刀库，另一方面又将换刀位置的刀具取出装到主轴上，实现换刀。 （7）换刀程序编制方法 1）主轴返回参考点和刀库选刀同时进行，选好刀具后进行换刀

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臂，总称为机械手。具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。 [4]驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减少课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。 2.1 刀库 目前，国内外采用的数控机床刀库主要分为:转塔式、圆盘式、链式刀库等形式。 转塔式刀库，包括水平转塔头和垂直转塔头两种，所有刀具固定在同一转塔上，无换刀臂，储刀数量有限，通常为6—8把。一般仅用于轻便而简单的机型，常见于车削中心和钻削中心。 圆盘式刀库呈盘状，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。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。双盘式结构，是两个较小容量的刀库分置于主轴两侧，[5,7]布局较紧凑，储刀数量也相应增大，适用于中小型加工中心。 链式刀库，包括单环链和多环链，链环形式可有多种变化，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，也可以把多个刀库按并联或串联的方式排列起来，既可使刀库容量加

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1绪论 在现代数控机床中，加工中心(MC-Machining Center)能进行自动换刀、自动更换工件，实行平面、任意曲面、孔、螺纹等加工，成为一种独特的多功能高精、高效、高自动化的机床，并迅速向高速化、复合化、环保化、五轴联动等方向发展，己成为当今国际机床展上最大的亮点。 加工中心特别适合于箱体、框架、叶片等特殊复杂零件的柔性高效加工，能减省一些普通铣床、钻床、键床，提高加工精度和效率，减少转换时间，降低生产成本。 在当今机械工业中，产品不断向个性化、精密化、小批量发展，世界对MC的市场需求在不断增多。特别是在要求适量柔性、大批高效生产的汽车工业、单件、小批重切、快速生产的航空、模具工业以至IT高精尖工业中，MC已逐渐成为重要的高效性机种。 1996年国产加工中心与进口加工中心的台数比，仅为百分之几，到2005年逐步增长到39.4%。2005年与2000年相比，进口的加工中心数量增加4.8倍。加工中心需求猛增的主要原因，大致有三:(l)整个机械工业原有工艺装备结构陈旧、性能落后，呈“三多三少”(手动的多、自动的少;粗加工的多、精加工的少;低效的多、高效的少)，函需大量更新。能源、交通、冶金、发电、工程机械、造船、模具、IT各业均需购置大、中、小各种Mc，量大面广;(2)汽车工业迅速发展，2002-2004年汽车产量分别为325、444、 507万辆，发动机缸体、缸盖、变速箱及各种汽车零部件加工，均需增添高速、高精、环保、节能的各式MC;(3)航空、国防、军工产业，适应新形势发展，均在提高生产能力，需要大、中型各种立式、卧式、龙门式、五轴控制的高性能MC，而且要求品种多、质量好、供货快。 加工中心进口的快速增加，一方面反映了我国制造业对这类数控机床的需求旺盛，另一方面也反映了我国机床制造业在加工中心的生产能力和国产加工中心的竞争力上还存在差距。国产加工中心市场占有率低的主要原因是国产加工中心在产品水平、交货期、质量和可靠性上与国外 h L =86750 (h) 验算结果：合格。

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基于mastercam建模与仿真加工本科学位论文

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基于MasterCAM的复杂工件编程 目录 毕业设计任务：基于MasterCAM的复杂工件编程 (1) 摘要 (4) 关键词 (4) Abstrct (5) 前言 (6) Mastercam简介 (7) 泵盖零件草图与生成图 (8) 一，端面加工路径的生成 (9) 1，设置工件 (9) 2，生成外形铣削刀具路径 (11) 3，零件的上部轮廓进行加工 (15) 二，钻孔加工 (18) 三，刀具路径检查 (28) 四，生成NC代码 (29) 五，生成加工程序 (32) 结论 (44) 谢辞 (45) 参考文献 (46)

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要 本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。第一，了解数控加工中心的分类，其按换刀形式的分类以及加工中心刀库的形式；然后根据给定的参数进行刀库类型的选择以及电动机的确定；接着对刀库的转位定位机构进行了设计；最后是对于控制系统进行了简单设计。 关键字：加工中心，换刀系统，刀库，PLC。

目录 1绪论 (3) 2.刀库的总体设计方案 (5) 课程设计的任务及要求 (5) 刀库的类型选择 (5) 3.电机的选择 (6) 电机的选型及相关参数 (6) 各部分转动惯量的计算 (7) 预选电机 (7) 电机的校核 (8) 4.机械系统的设计 (8) 刀库转动定位机构的设计 (8) 滚动轴承的选择计算 (10) 轴的校核计算 (11) 键的设计计算 (12) 5.控制系统的设计 (12) 刀库的换刀动作如下： (13) 利用PLC实现随机换刀 (14) 参考文献 (17)

1绪论 在现代数控机床中，加工中心(MC-Machining Center)能进行自动换刀、自动更换工件，实行平面、任意曲面、孔、螺纹等加工，成为一种独特的多功能高精、高效、高自动化的机床，并迅速向高速化、复合化、环保化、五轴联动等方向发展，己成为当今国际机床展上最大的亮点。 加工中心特别适合于箱体、框架、叶片等特殊复杂零件的柔性高效加工，能减省一些普通铣床、钻床、键床，提高加工精度和效率，减少转换时间，降低生产成本。 在当今机械工业中，产品不断向个性化、精密化、小批量发展，世界对MC的市场需求在不断增多。特别是在要求适量柔性、大批高效生产的汽车工业、单件、小批重切、快速生产的航空、模具工业以至IT高精尖工业中，MC已逐渐成为重要的高效性机种。 1996年国产加工中心与进口加工中心的台数比，仅为百分之几，到2005年逐步增长到%。2005年与2000年相比，进口的加工中心数量增加倍。加工中心需求猛增的主要原 因，大致有三:(l)整个机械工业原有工艺装备结构陈旧、性能落后，呈“三多三少”(手动的多、自动的少;粗加工的多、精加工的少;低效的多、高效的少)，函需大量更新。能源、交通、冶金、发电、工程机械、造船、模具、IT各业均需购置大、中、小各种Mc，量大面广;(2)汽车工业迅速发展，2002-2004年汽车产量分别为325、444、507万辆，发动机缸体、缸盖、变速箱及各种汽车零部件加工，均需 h L =86750 (h) 验算结果：合格。

数控加工中心刀具换刀系统的设计说明(doc 24页)

数控加工中心刀具换刀系统的设计说明（doc 24页）

课程设计说明书 题目机电一体化技术与系统课程设计 --数控加工中心刀具换刀系统的设计 系别 专业 班级 姓名 设计时间 指导教师

3.1 I/O配置(表) (10) 第一节刀盘取刀示意图 (11) 4.1 机械手与调取刀具示意图 (11) 第五节本系统梯形图及指令表 (12) 5.1功能图 (12) 5.2 梯形图 (13) 5.3 指令表 (14) 第六节本系统的开发环境 (18) 6.1 本系统的开发环境 (18) 第七节本系统的改进 (19) 第八节总结 (20) 参考文献 (20) 五、指导教师评价 (21) 前言 加工中心（Machining Center）简称MC，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工程序的编制，是决定加工质量的重要因素。 加工中心时高效、高精度数控机床，工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工，同时还备有刀具库，并

且有自动化换刀功能。加工中心所具有是这些丰富的功能，决定了加工中心程序编制的复杂性。 加工中心能是实现三轴或三轴以上的联动控制，以保证刀具进行复杂表面的加工。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外，还具有各种加工固定循环，刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。 加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在与加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具。可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。 课程设计任务书 一.设计任务 本课程取自数控加工中心刀具库的自动控制实验。因原有的刀具库控制方式过于陈旧、功能过于单一且智能度不高。效率较低并且指示灯不合理，对刀成功后没有正确与否的提示。针对原有功能的不足提出自己的改进方法。对位成功的进行指示灯闪烁提示，调取不是当前工位的道时，系统能根据调取刀具的大小自动选择最佳刀盘转动发向，以提高取刀效率。 改进的基本特征：

基于MasterCAM的车铣复合加工技术

基于MasterCAM的车铣复合加工技术 关键词：MasterCAM，车削中心 山西晋城职业技术学院 一引言 Mastercam是美国CNC Software公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，硬件配置要求低，操作便捷，功能强大，具有从零件的造型，到刀路生成和后处理功能。是学习数控的首选软件。当今，加工零件趋向复杂，零件精度越来越高，数控加工轴数越来越多，手工编程已经不能满足现代加工的要求，采用CAM的软件编程，已成为现代数控加工提高编程效率和解决复杂零件加工的有效手段。 Mastercam的Lathe模块，在刀具路径中不仅有各种车削加工，并集成有C轴轮廓和曲面加工，C轴加工，解决了很多手工无法编写和宏程序也解决不了的加工程序问题。 二车铣复合加工的实例 1 关于车铣复合加工 复合加工是加工方式发展的一个重要方向，最常见的是车铣复合加工，在理论上它可以节省很多的工艺准备时间和简化工艺流程，是提高产品质量和生产效率的有效手段。下图是一个车铣复合加工的范例零件，传统工艺是车加工完成后，再转到铣床进行铣加工，如果在车铣复合设备上完成这个零件的加工，无论从效率还是质量上都是最佳的选择。 车削中心设备是在数控车床上基础上增加动力刀头，同时车床的主轴能转换成C 轴，以便通过车床的XZ轴和C轴联动插补完成铣削加工，传统工艺由于车铣工序

的重复装夹导致加工误差，车铣复合加工因为不需要转到铣床加工，这样大大缩短了生产过程，工件越复杂，它相对传统工序分散的生产方法的优势就越明显，由于零件在整个加工过程中只有一次装卡即可完成所有工序，零件加工精度更容易包证。车铣复合机床的发展，也对CAM软件提出了更多的要求，复杂的车铣复合设备用传统的手工编程是很难实现的，并且效率很低。 因数控车床编程比较简单，本文重点介绍车铣复合加工中的铣加工编程，车削中心设备的铣加工编程和数控加工中心的编程有很多不同，首先介绍2个基本概念：端面曲线轮廓(Face contour)和柱面曲线轮廓（Cross contour）。 端面曲线轮廓(Face contour)：即轴类零件端面的任意曲线轮廓（如下图所示） 柱面曲线轮廓（Cross contour）：即轴类零件圆柱面上的任意曲线轮廓（如下图所示）

加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试

加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试 一、实训目的 （ 1 ）了解加工中心的各种刀库形式； （ 2 ）了解机械手换刀的基本动作组成； （ 3 ）掌握加工中心自动换刀程序的编写与调试运行； 二、预习要求 认真阅读加工中心组成、换刀装置、自动换刀程序的编写等章节内容。 三、实训理论基础 1 ．加工中心的刀库形式 加工中心刀库的形式很多，结构各异。常用的刀库有鼓轮式和链式刀库两种。 图 11-1 鼓轮式刀库

（ a ）径向取刀形式（ b ）轴向取刀形式（ c ）径向布置形式（ d ）角度布置形式鼓轮式刀库结构简单，紧凑，应用较多。一般存放刀具不超过 32 把。见图 11-1 。 径向取刀形式（ a ）多用于使用斗笠式刀库的立式加工中心和使用角度布置的机械手换刀装置的加工中心；形式（ b ）应用比较广泛，可用于立式和卧式加工中心，换刀可用机械手或直接主轴移动式换刀。由于从布局设计方面的考虑，鼓轮式刀库一般都采用侧向安装的结构形式，若用于机械手平行布置的加工中心时，刀库中的刀袋（座）通常在换刀工作位可作 90 o 翻转。形式（ c ）多用于小型钻削中心；形式（ d ）一般用于专用加工中心。 链式刀库多为轴向取刀，适于要求刀库容量较大的加工中心。见图 11-2 。 图 11-2 链式刀库 2 ．自动换刀装置及其动作分解 斗笠式刀库换刀装置我们已经在实训 4 中接触过，在此就不再赘述。 对于刀库侧向布置、机械手平行布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-3 。换刀时， Txx 指令的选刀动作和 M6 指令的换刀动作可分开使用。

图 11-3 平行布置机械手的换刀过程 图 11-4 角度布置机械手的换刀过程 对于刀库侧向布置、机械手角度布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-4 。 机械手换刀装置的自动换刀动作如下： （ 1）主轴端：主轴箱回到最高处（ Z 坐标零点），同时实现“主轴准停”。即主轴停止回转并准确停止在一个固定不变的角度方位上，保证主轴端面的键也在一个固定的方位，使刀柄上的键槽能恰好对正端面键。 刀库端：刀库旋转选刀，将要更换刀号的新刀具转至换刀工作位置。对机械手平行布置的加工中心来说，刀库的刀袋还需要预先作90 o的翻转，将刀具翻转至与主轴平行的角度方位。（ 2）机械手分别抓住主轴上和刀库上的刀具，然后进行主轴吹气，气缸推动卡爪松开主轴上的刀柄拉钉。

cam实验报告基于Mastercam

学号：0120904930904 报告书 学院：机电工程学院 专业：机械工程及自动化 班级：机自0904 学生姓名：何博 学号：0120904930904 指导老师：陈涛 2012 年 1 月12 日

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：机自0904班 指导教师：工作单位：机械制造及自动化系 题目：CAD/CAM端盖零件的加工设计 年生产纲领：单件小批量 设计实验的实施方法 综合设计型实验可分为如下几个阶段： 1．准备阶段 ⑴查阅、翻译大量文献资料。 ⑵选择题目。 ⑶撰写立题报告 立题报告内容包括题目名称、立题依据（如理论基础，现实意义与经济价值等）、具体方案、实施手段、测试方法、预期结果、工作计划 与日程安排等。 ⑷立题答辩 立题报告要通过有关指导教师答辩，经批准后可进行课题阶段。 2．迸人课题阶段 ⑴准备实验所需的原材料。 ⑵准备实验所需的设备、仪器及软件、硬件工具。 (3) 根据实验指导书，结合自己的实验对象，开始实验过程。 3．结束阶段 ⑴要大量有针对性地查阅资料、文献以充实课题理论。 ⑵将实验得到的数据、结果进行归纳、总结，根据拟题方案及课题要求 写出总结实验报告，报告内容包括立题依据、原理、测试方法及有关数 据、原材料的原始分析数据、并提出存在问题。在论文最后应按序号注 明查阅的中外资料的名称及作者与页数。 ⑷成绩评定，由机自系实验指导教师和实验室指导老师一起考核完成。

时间安排：该设计综合实验时间为2周，具体时间分配如下： 时间任务安排 第1周第1天分组，下发设计任务书，查阅相关参考文献 第1周第2-3天查阅相关参考文献，提出设计方案 第1周第4-5天产品反求设计或CAD设计阶段 第2周第1-2天CAM设计阶段 第2周第3-4天实际加工阶段 第2周第5天总结，撰写实验报告，提交实验报告 指导教师签名：2013 年1月7日系主任（或责任教师）签名：年月日

加工中心自动换刀

加工中心自动换刀 夏仰球，110010087，机械电子工程 1前言 随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工[1]。 人们一直寻求各种方式，提高加工中心的加工效率。如提高进给与移动速度、提高主轴转速、加大主轴电机功率、加大切削用量、采用高质量刀具等。在高节拍多次换刀的加工过程中，缩短换刀时间，可大大提高生产效率。国内外加工中心生产厂家都投入大量的资金和精力，研制自动换刀装置，以缩短换刀时间，提高工作效率和竞争力。自动换刀装置是专门为大中型加工中心配套，实现其刀具储备及自动交换功能的重要功能部件，是高档加工中心和重型加工中心的重要组成部分。其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间，以提高生产率，降低生产成本，进而提升机床乃至整个生产线的生产力。自动换刀装置的换刀速度和可靠性，是数控机床系统先进与否的一个重要标志[2]。 2、自动换刀系统的组成 自动换刀系统[2,3,5]一般由刀库、机械手和驱动装置组成。 一般来说，刀库容量可大可小，其装刀数量在20～180把之间。刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。 当刀库容量大时，常远离主轴配置且整体移动不易，这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。完成此功能的机构包括送刀臂、摆刀站和换刀臂，总称为机械手。具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。 驱动装置[4]则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。

数控加工中心自动换刀装置的设计

数控加工中心自动换刀装置的设计 摘要 数控机床的发展与运用，大大降低了零件加工的辅助时间，极大的提高了生产率。随着数控机床的普及运用，加工机械的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心。加工中心带有刀库和自动换刀装置，能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。 自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具存储量足够、刀具的安置空间小以及安全可靠等基本要求。加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和刀库、机械手与主轴间自动换刀，加工中心出现故障80%都在上述方面。本课题就是对自动换刀装置进行设计，利用PLC 对刀库的选刀控制和刀库、机械手与主轴间的自动换刀控制。 关键词：自动换刀装置；弧面分度凸轮；滚齿凸轮；机械手。

ABSTRACT The numerical control engine bed development and the utilization, greatly reduced the components processing non-cutting time, enormous enhancement productivity.Along with the numerical control engine bed popularization utilization, processes the machinery the automaticity to enhance greatly, the numerical control engine bed develops now has been common the application one kind of renewal, the more advanced manufacture equipment is the processing center.The processing center has the knife storehouse and trades the knife installment automatically, can carry on the multi-working procedure processing to the work piece according to the pre-set sequence the high automation multi-purpose numerical control engine bed Trades the knife equipment to have automatically to trade the knife time satisfiedly short, the cutting tool reserves enough, the cutting tool placement space small as well as safe reliable and so on the basic request.The processing center key lies in CNC to choose the knife and between automatically the knife storehouse, the manipulator and the main axle to the knife storehouse trades the knife automatically, the processing center appears breakdown 80% all in the above aspect.This topic is to trades the knife installment to carry on the design automatically, chooses the knife control and between the knife storehouse, the manipulator and the main axle using PLC to the knife storehouse trades the knife control automatically. Keywords:Trades the knife installment automatically; Cambered surface indexing cam; Rolls the tooth cam; Manipulator.

加工中心换刀故障的解决方法

加工中心换刀故障的解决方法 一、主轴抓刀序号乱 当出现该问题时，将主轴的刀具取下， 1 号刀套转至换刀位，具体操作如下： 1. 系统一 PM&参数一计数器，计数器C1— PRESET S入刀库容量值，然后输入当前刀位，C2可不用考虑 2. 系统一 PM&参数一数据表，OFF DATA俞入值（刀库容量值+ 1） 3. 压FG DATA软键，DO-Dn依次输入0?n（相应的刀具号）即可 二、撞刀故障 出现撞刀故障的主要原因有可能是： 1. 主轴紧刀信号突然丢失导致主轴停转，X、丫仍然走动，此时可修改PLC程 序或调整紧刀开关，使其压合正常，同时检查紧刀电磁阀是否正常工作 2. 用户程序有问题 3. 用户使用刀具长度补正，但选择平面时选择的是非 G17平面所置 4. 发那科 0I 检查其零件信号是否已丢失或调整刀具夹紧开关 三、主轴出现掉刀现象，机床抓不住刀这种情况下一般可通过如下检查排除故障 1 . 检查气泵压力是否正常 2. 检查机床主轴气路是否通畅，是否有漏气现象，主轴气缸上下运动是否正常，松、卡刀开关是否正常 3. 检查气缸是否漏气、检修气缸活塞及气缸密封件 4. 检查机床抓刀爪子是否打开、调整抓带气缸下螺丝钉是否顶到抓刀爪子上端， 调整抓刀爪子上端蝶簧 5. 检查机床抓刀爪子是否磨损 四、刀盘不能转动 其原因可能是刀库电机热保护器动作，或抱闸没有打开，或刀盘传动太沉等，可检查电柜中的热保护是否跳闸，若电气正常，可能是机械传动出现故障。一般刀盘传动轴承过脏或生锈都可能出现卡死现象，此时出现电机温度过高，刀盘转不动、换刀按钮LED不显示。 五、刀库无法进出 这种情况可以通过检查以下部位排除故障 1 . 电机电源是否正常、电机是否转动 2. 刀库换刀接近开关是否正常、换刀信号以及刀库准备好信号是否正常，有没 有线路虚接现象 3. 继电器是否正常工作、线路是否有虚接 4. 刀库转盘、传动机构是否灵活、有无卡死现象 六、主轴准停位错位现象 1. 打开主轴箱外壳，使主轴与电机联接皮带脱开，可以用手转动主轴的方法来 调整准停位。 2. 可以在操作系统中调整准停位，具体方法如下：在 MDI方式下，按下设定键