Multi-stage optimum design of magazine type automatic tool changer arm

To enhance machining efficiency,tool change time has to be reduced.Thus,for an automatic tool changer attached to a machining center,the tool change time is to be reduced.Also the automatic tool changer is a main part of the machining center as a driving source.The static attributes of the automatic tool changer using the commercial code,ANSYS Workbench V12,were tried to interpret.And the optimum design of automatic tool changer arm was proposed by performing the multi-stage optimum design.The shape optimization of the automatic tool changer was proposed and the result was verified to obtain acceptable improvements.It is possible to obtain an optimized model in which the maximum deformation,maximum stress,and mass are reduced by 10.46%,12.89% and 9.26%,respectively,compared with those of the initial model.Also,the results between conventional method by the design of experiments and proposed method by the multi-stage optimum design method were compared.

利用Unity3D模型实现自动换刀装置的教具设计

数控机床课程教学中,换刀装置是加工中心的重要组成部分。传统的现场教学嗓音大、安全风险高、表现力不够、教学效果不佳。为了更形象地展示出加工中心在加工时的换刀过程,笔者利用Unity3D建模并编制VS程序,建立与S7PLC的通讯连接,再通过交换机实现TPC人机界面三者之间的通讯连接,设计了自动换刀装置教具,其功能主要是完成刀库和加工中心主轴之间的刀具转换过程。从而更形象、更清晰地表达了教学目的,大大提升了现场教学效果。

基于振动信号分析的数控机床自动换刀系统故障诊断研究

以加工中心圆盘式刀库机械手自动换刀系统为研究对象,采用Laplace小波构造参数脉冲字典,利用分裂增广拉格朗日收缩算法求解稀疏表示系数,提取自动换刀循环过程中振动信号的瞬态特征,并用频率、阻尼比、发生时刻等参数表征,实现了系统故障特征的精确提取,提高了自动换刀系统状态分析和诊断的精确性,延长了自动换刀系统的正常工作时间,提升了系统的可靠性。

基于云模型的刀库系统故障分析

针对传统模糊综合评判隶属度函数难以确定的问题,用黄金分割率法生成的隶属云模型作为隶属度函数,对传统的危害度模糊综合评判加以改进。通过建立因素集、评价集和权重集等步骤,实施基于云模型的故障分析,判断各个故障模式的风险等级,最终对到刀库系统的故障部位进行评价。评价结果表明:松开、夹紧装置系统、驱动系统变频器系统和电气系统是刀库系统的关键故障部位。

加工中心盘式刀库自动换刀控制系统设计

针对自主研发制作的微型盘式刀库加工中心,阐述了其具体的换刀过程,提出了一条基于单片机的自动换刀控制方案;重点介绍了通信和PWM脉冲输出等外围电路;IO电路中采用光隔,提高了系统的稳定性。该方案根据模块化的思想把自动换刀控制系统作为一个独立的单元进行设计,并通过RS232和数控系统进行通信,降低了对数控系统的依赖性,结构简单,成本低,通用性好,并通过多次重复试验验证了其稳定可靠性。

复杂弧面分度凸轮精确建模的新方法

针对复杂弧面分度凸轮精确建模困难、制造难度大的实际情况,基于逆向思维提出一种对弧面分度凸轮进行精确建模的新方法。应用共轭曲面原理、微分几何学和坐标变换原理获得弧面分度凸轮的理论轮廓曲面方程;分析了新方法的建模原理,结合分度盘运动规律,在凸轮毛坯模型上建立了理论轮廓曲面,对其进行法向偏置、实体切除操作得到工作轮廓曲面,获得精确的凸轮模型。基于Pro/E软件,给出了用于数控加工中心自动换刀装置中的多头复杂弧面分度凸轮的建模实例,并进行了运动仿真分析,结果满足设计要求,验证了该方法的正确性和可行性。

基于信号共振稀疏分解的自动换刀装置故障诊断

针对刀库中刀柄拉钉可产生松动的故障,研究一种基于信号共振稀疏分解的自动换刀装置故障诊断方法。以链式刀库为例,采集刀柄拉钉在不同旋转角度时自动换刀装置在自动换刀过程中所产生的振动信号,利用双可调品质因子小波变换的共振稀疏分解将所采集的振动信号分解成包含故障信息的周期瞬态低共振分量和自身运动的振荡谐波高共振分量。在此基础上,通过比对分析不同条件下的周期瞬态低共振分量信号,得到链式刀库自动换刀装置振动冲击成分与拉钉旋转角度的关系,并据此诊断自动换刀装置的故障。诊断结果显示,刀柄拉钉松动旋转角度为360°时,振动较大,该自动换刀装置需要进行维修,以增加其可靠性。研究结果可用于自动换刀装置的故障诊断,对于促进自动换刀装置健康状态监测方法的发展具有重大意义。

盘式刀库及自动换刀装置可靠性评价

圆盘式刀库及自动换刀装置是加工中心的重要功能部件,也是加工中心故障部位的薄弱环节,其可靠性水平直接关系到主机的性能。目前圆盘式刀库及自动换刀装置的可靠性还没有适当的标准。鉴于此,在对国内外数控机床及其关键功能部件可靠性评价研究进行归纳分析的基础上,本文通过平均故障间隔换刀次数MTCNBF及平均修复时间MTTR指标对YP系列圆盘式刀库及自动换刀装置进行了可靠性评价。并基于可靠性加速试验数据对圆盘式刀库及自动换刀装置的故障模式、故障原因进行了分析,得到了圆盘式刀库及自动换刀装置最容易发生故障的部位、主要故障模式,可为刀库及自动换刀装置的改进设计提供依据。

高速加工中心的快速自动换刀技术

文章介绍了目前实现快速自动换刀技术的基本方法和各种途径 ,及其在加工中心上的应用情况和实际达到的技术指标 。

基于PLC的自动换刀系统研究

分析了链式刀库系统的运行过程,设计了一种基于PLC的自动换刀系统。利用三菱FX1N-40MT小型PLC输出指定数量的高速脉冲来驱动刀库的伺服电机;带动链式刀库旋转并定位。利用PLC控制电磁阀的作用,继而控制气缸的运动,实现了对刀具和刀套的翻转。重点介绍了刀库运行过程中刀具的定位、刀套的翻转及机械手换刀的控制。

自动换刀装置发展现状及其关键技术

从提高国产数控加工中心的自主化程度出发,总结了国内外自动换刀装置的发展现状,分析了国产自动换刀装置存在的主要问题和发展方向,并对自动换刀装置关键技术进行了总结。

数控加工中心自动换刀系统的研究

自动换刀系统(ATC)包括刀库机构、换刀机构以及控制系统3个部分,是加工中心的重要组件之一。为了解决数控加工中心自动换刀速度慢、稳定性低及控制系统编程复杂等问题,将一种软件式内置PLC技术应用于自动换刀系统中。在分析自动换刀系统的基本结构、工作原理以及研究圆盘刀臂式自动换刀系统的控制流程的基础上,结合ServoWorks CNC技术,开发了适用于各种自动换刀机构的PLC程序以及宏程序。最后,将所开发的控制系统应用于YY-1060立式加工中心,其在4 s～6 s内可完成整个换刀过程。研究结果表明,换刀过程快捷、准确、可靠,完全能够满足使用的要求。

链式刀库的控制系统设计

针对自主研发的链式刀库及自动换刀装置(ATC),分析了其具体的换刀过程,设计了一种基于PLC和组态王的自动换刀系统。利用PLC实现了对刀库运动、刀套翻转以及机械手换刀的控制;利用组态王制作了人机界面,实现了对换刀过程的监控,以及对控制系统的上位机操作。经实验证明,该控制系统性能稳定、控制精确、操作简单、监控方便,具有良好的实用价值。

链式刀库自动换刀装置及其液压控制系统的设计与分析

详细地介绍了链式刀库自动换刀装置的设计原理及设计过程,分析了其设计特点的优劣势;设计了合理化的液压控制原理图,并在此基础上对液压控制系统进行详细的结构设计与分析。

刀库及自动换刀装置换刀精度检测研究

刀库及自动换刀装置(ATC)的主要功能是存储刀具和在数控系统的控制下把目标刀具准确地送到取刀位置,其性能直接影响着机床整机的性能和可靠性。为探明刀库的性能尤其是刀柄的定位精度,开发了刀库及ATC性能检测系统,设计了抗干扰的检测电路及判向计数方案。采用VC6.0编写了检测程序,利用Access2007建立性能检测数据库。系统对精度数据进行了实时采集和自动存储,捕捉了刀柄的位置轨迹,分析了刀库换刀精度的变化规律。检测方法和实验结果对于刀库及ATC性能研究尤其是定位精度研究具有实际意义。

高速加工中心自动换刀装置的研究

针对我国目前弧面分度凸轮自动换刀装置设计制造水平不足的现状,设计一套结构简单、加工方便的自动换刀完成自动换刀,并详述了换刀的实现过程。新的自动换刀装置精度高、运行平稳、价格合理,能够取代弧面分度凸轮机构。

对加工中心自动换刀装置换刀时间的探讨

文章简单介绍了ATC结构以及目前市场上ATC换刀时间的不一致局面 ,对现有加工中心ATC换刀时间的评定方法做了综合论述 ,适应ATC的模块化趋势 ,提出给出ATC独立换刀时间以及刀对刀时间结合切削对切削。

数控机床换刀机构模糊故障树分析与诊断

在分析模糊控制方法与故障树推理方法的特点和互补性的基础上,设计了基于模糊控制与故障树相结合的数控机床换刀机构故障诊断数学模型。将模糊控制方法融入故障树推理的故障分类、故障发生概率计算及故障原因查询中,较好地解决了数控机床故障诊断的快速与准确问题。最后通过对数控机床换刀机构故障实例的诊断仿真,验证了该算法的有效性。

刀库及其自动换刀装置的换刀精度检测方法和衰退规律研究

刀库及其自动换刀装置是数控机床用于储存和交换刀具的关键功能部件,其性能状态特别是换刀精度直接影响数控机床能否准确、迅速地完成换刀,是影响数控机床可靠性的关键因素。通过在主机现场搭建盘式刀库换刀精度检测试验台,并提出基于两个激光位移传感器的换刀精度检测方法,借助加工中心工作台位置可通过数控系统精确控制,提出激光位移传感器位置参数标定方法。制定换刀精度试验方法,并开展100万次换刀试验,揭示刀库及其自动换刀装置换刀精度随载荷和试验次数的变化规律,以及插刀前、拉刀前和拉刀后刀柄精度的变化规律,进而为如何减少刀柄插刀过程中对主轴的冲击提供重要参考。

刀库ATC凸轮的设计与仿真

针对刀库自动换刀装置中的凸轮,通过传统的空间包络共轭原理设计计算弧面凸轮,根据平面四连杆运动特性设计计算了平面槽凸轮,利用VC6.0编写凸轮设计程序,生成两种凸轮的加工数据与凸轮廓面数据,将廓面数据导入Pro/E,对自动换刀机构中凸轮实体进行建模与装配,装配过程中,及时修改了装配错误,重新绘制了零件图,特别是针对凸轮Pro/E建模,能够验证设计凸轮加工数据的正确性,分析了设计过程中出现的弧面凸轮的薄脊问题,运用Pro/E对自动换刀机构的运动仿真,检测了凸轮机构干涉,最终得出符合运动学特性的ATC凸轮。