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刀库及自动换刀装置是加工中心的关键功能部件,其控制系统性能直接影响加工中心加工精度和加工效率。盘式刀库应用广泛,因此,盘式刀库及自动换刀装置控制系统的设计及研究工作具有重要意义。课题结合国家科技重大专项“刀库及自动换刀装置规模化制造关键技术与装置的研发”,通过控制系统总体设计,伺服系统设计,数控系统设计及通用接口设计等方面,对盘式伺服刀库及自动换刀装置数控系统进行设计与研究。 首先,依据电气系统设计规范,完成盘式伺服刀库及自动换刀装置伺服驱动系统设计方案。通过对分度盘、弧面分度凸轮运动过程及功率的分析和计算,对刀库储刀分度盘以及自动换刀装置驱动电机的进行选型,并设计电气原理图。为提高刀具定位精度及选刀效率,刀库储刀分度盘采用伺服电机驱动。 其次,根据盘式刀库及自动换刀装置自动换刀的功能要求和动作流程,分析自动换刀动作及刀库驱动系统运动特点,设计刀库自动换刀控制方式及数控系统进行硬件选型与软件设计。 然后,通过分析数控系统与伺服系统输入输出模块设计通用接口进行连接,能够使刀库伺服系统适用于不同的数控系统,提高刀库与不同数控系统的通用性。 最后,利用数控系统在随机选刀方面的优势,编译刀库自动选刀数控程序。基于宏程序的简便性,编写机械手自动换刀程序。实现就近选刀、快速换刀以及刀具信息与刀套的动态对应关系存储和运动控制管理。对数控刀库进行调试运行,完成刀库数控程序修改,不断完善刀库各项控制功能以达到高档加工中心要求。 盘式刀库伺服驱动系统实现刀库精确定位选刀与高重复定位精度快速换刀。盘式刀库驱动系统以通用接口形式与数控系统连接,能够实现盘式刀库与不同数控系统配套使用。盘式伺服刀库及自动换刀装置数控系统设计实现刀库高效率,多功能操作,提升国产数控刀库控制系统整体性能。