数控加工中心刀库传动系统设计
立式加工中心工作台Z轴进给传动系统设计
立式加工中心工作台Z轴进给传动系统设计1. 引言本文档旨在介绍立式加工中心工作台Z轴进给传动系统的设计方案。
该方案旨在提高运动的精确度、稳定性和效率，从而满足现代制造业对高精度加工的需求。
2. 设计要求立式加工中心工作台Z轴进给传动系统的设计要求如下：- 高精度：能够实现微小加工精度要求，最小单位需达到0.001毫米；- 稳定性：能够抵抗振动和冲击，确保加工过程的稳定性；- 高效率：能够提高加工速度和效率，减少加工时间。
3. 设计原理立式加工中心工作台Z轴进给传动系统设计方案基于以下原理：- 采用精密滚珠丝杠传动：使用高精度、低摩擦的滚珠丝杠传动机构，实现Z轴的精确移动；- 应用伺服电机控制：通过伺服电机控制滚珠丝杠传动系统，实现精确的位置控制和速度控制；- 配备位置传感器：在滚珠丝杠传动系统中安装位置传感器，实时检测工作台Z轴的位置，以实现闭环控制。
4. 设计方案基于上述设计原理，立式加工中心工作台Z轴进给传动系统的设计方案如下：4.1 滚珠丝杠传动机构- 选择高精度的滚珠丝杠，确保传动精度；- 采用预加载技术，提高传动系统的刚性和精密度；- 选择适当的滚珠丝杠螺距，以满足加工的需求。
4.2 伺服电机控制系统- 选择适合的伺服电机，具有高转矩和高响应速度；- 配备精密的位置检测装置，以实现精确的位置控制；- 使用先进的控制算法，实现平稳的速度控制。
4.3 位置传感器- 安装高精度的位置传感器，实时检测工作台Z轴的位置；- 将位置传感器的信号反馈给伺服电机控制系统，实现闭环控制；- 通过闭环控制，实现对工作台Z轴位置的精确控制。
5. 结论通过采用精密滚珠丝杠传动、伺服电机控制和位置传感器反馈的设计方案，现代立式加工中心工作台Z轴进给传动系统可以实现高精度、稳定性和高效率的加工。
该设计方案能够满足制造业对精确加工的要求，提高产品质量和加工效率。
加工中心自动换刀系统设计(盘式)
本科毕业设计（论文）题目加工中心自动换刀系统设计（盘式）——刀库系统学院名称机械与动力工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级班级学生姓名指导教师2017年5月目录前言1.加工中心概述 (1)1.1加工中心发展现状和发展趋势 (1)1.2加工中心的特点 (2)1.3加工中心的分类 (3)1.4加工中心的结构 (5)1.5加工中心刀库及自动换刀装置 (6)1.5.1加工中心刀库形式 (6)1.5.2加工中心的自动换刀装置 (8)1.5.3刀库结构及换刀过程 (9)2.刀库传动设计…………………………………………………………………2.1电动机的选择…………………………………………………………2.1.1初选电动机………………………………………………………2.1.2校核电动机………………………………………………………2.2运动和动力参数计算……………………………………………2.3蜗杆传动设计…………………………………………………………2.3.1蜗杆传动的选择…………………………………………………2.3.2蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算…………………………2.3.3校核齿根弯曲疲劳强度…………………………………………2.3.4验算蜗杆传动的效率、润滑及热平衡……………………………2.3.5蜗杆和蜗轮的结构设计…………………………………………2.4传动轴设计…………………………………………………………2.4.1轴的材料…………………………………………………………2.4.2蜗杆轴的结构设计………………………………………………2.4.3蜗轮轴的结构设计………………………………………………2.4.4轴系零、部件的校核………………………………………………3.刀库结构设计………………………………………………………………3.1刀盘设计………………………………………………………………3.2刀库设计………………………………………………………………4.液压系统的设计……………………………………………………………4.1液压缸的载荷计算…………………………………………………4.2液压缸的主要参数计算……………………………………………结论…………………………………………………………………………………致谢…………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………前言目前机床发展的主要趋势是加工中心，其在机械制造业中得到了大规模的应用，而且加工中心还在不断地向高速化、高效率、高精度的目标发展着，在机床结构方面，多轴化、复合加工等方面的创新也日趋活跃。
加工中心自动换刀系统设计(盘式)—刀库设计
加工中心自动换刀系统设计（盘式）—刀库设计刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具体结构对加工中心的设计有很大影响。
16刀刀库是在小型加工中心应用最为广泛，根据使用的场合和实际运用的要求，设计了相应的16刀的圆盘式刀库，并且对它的控制进行了一定的研究。
论文首先对16刀刀库总体设计方案进行阐述，阐述其各部件的工作原理，然后就刀库的结构设计与控制分章节对各个部分进行计算与设计。
刀库的结构设计是本文研究的重点，传动部分为蜗杆蜗轮的一种减速装置，对于该装置中的蜗杆、蜗轮以及相关的轴都进行了详细的计算;控制部分为刀库送刀部分，由液压控制和PLC控制完成。
绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。
1引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年第一台加工中心问世，它将多工序（铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）加工成为现实。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。
1.1加工中心简介1.1.1加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。
它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工的状况。
数控加工中心盘式刀库设计
数控加工中心盘式刀库设计一、设计目标1.提高数控加工中心刀具管理效率，减少刀具更换时间，提高加工效率；2.提高数控加工中心的加工精度和质量；3.方便操作和维护。
二、设计方案1.刀库结构设计（1）刀库选用盘式刀库，能够同时存放多种刀具，提高刀具的配套程度，方便操作人员进行刀具更换；（2）采用旋转结构，可以通过旋转盘来选择所需刀具，同时盘式刀库还可以实现自动刀具更换，提高加工效率；（3）刀具位置间隔合理，避免相互干扰，保证刀具的整齐摆放。
2.刀库容量设计（1）根据加工中心的加工需求确定刀具种类和数量，根据需求确定刀库的容量大小，确保能够存放足够多的刀具；(2)根据加工需求，将相似的刀具进行归类，减少刀具种类的多样性，以便提高刀库的利用率；（3）合理规划刀库的存储空间，减少刀具占地空间，节省仓储成本。
3.刀具的标识和管理（1）为每个刀具设计明确的编号和标识，便于操作人员快速找到所需刀具；（2）建立刀具管理系统，对刀具进行清点和登记，记录刀具的使用寿命和更换次数，及时进行维护和更换；（3）对于长期不用或使用寿命超出的刀具，及时进行检修或报废。
4.刀具存放环境设计（1）为刀具提供干燥、清洁和稳定的环境，减少刀具的氧化和磨损；（2）设置恒温和湿度控制设备，以保持刀具的稳定性；（3）选择合适的材料和涂层，提高刀具的耐磨性和使用寿命。
5.刀库的维护和保养（1）定期对刀库进行清洁和检查，清除切屑和尘土，避免切削液对刀具的腐蚀和影响；（2）定期检查刀具的切削力和切削温度，根据使用情况调整刀具的加工参数；（3）定期检查刀具组件的磨损情况，及时更换磨损的零部件，保证刀库的正常运行。
三、设计方案的优势1.盘式刀库能够同时存放多种刀具，减少了刀具更换时间，提高了加工效率；2.盘式刀库的旋转结构和自动刀具更换功能，进一步提高了加工效率；3.刀库容量设计合理，充分考虑了加工需要和刀具种类，节省了仓储成本；4.刀具的标识和管理方便操作和维护，提高了刀具的使用寿命和维修周期；5.刀库的环境设计和维护保养能够保证刀具的稳定性和使用寿命。
数控加工中心刀库传动系统设计
浙江xx学院毕业设计题目数控加工中心刀库传动系统设计姓名学号专业班级系别指导教师2010年x月x日数控加工中心刀库传动系统设计摘要：本文设计了数控加工中心刀库传动系统，工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。
并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。
在参考了学校里的数控加工中心基础上，对加工中心的气动换刀系统进行分析，阐述了其刀库选刀控制方式及换刀动作过程介绍，该系统在换刀过程中实现主轴定位、主轴松刀、拔刀、向主轴锥孔吹气和插刀动作，并通过CAXA软件画出换刀系统的过程，来更清楚的描绘出气动换刀系统。
关键词：加工中心；气动；换刀目录1绪论 (1)1.1 数控加工中心气动换刀系统的概述 (1)1.2 课题的内容及意义 (1)2气动换刀系统的组成 (2)2.1刀库 (2)2.1.1盘式刀库 (2)2.1.2链式刀库 (3)2.1.3格子式刀库 (4)2.2刀具交换机构 (4)3数控加工中心气动换刀系统原理 (6)4刀库选刀控制与换刀流程 (8)4.1刀具的选择方式 (8)4.1.1顺序选择方式 (8)4.1.2任意选择方式 (8)4.2利用PLC程序来实现随机换刀 (8)4.3换刀动作流程 (10)5数控加工中心换刀时间的评定方法 (15)5.1快速换刀技术 (15)5.2换刀速度指标 (15)5.3提高换刀速度的基本原则 (15)5.4如何合理评定自动换刀装置的换刀时间 (15)6数控加工中心气动换刀系统关键部位设计 (17)6.1弹簧夹头设计 (17)6.2刀柄设计 (18)7结论 (19)8谢辞 (20)9参考文献 (20)附录 (21)1绪论1.1 数控加工中心气动换刀系统的概述带有刀库和气动换刀装置的加工中心是一种高度自动化的多功能数控机床。
数控加工中心—主传动系统设计
1前言1.1数控加工中心概述数控加工中心是带有刀库和换到系统的数控机床。
其特点是数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续的对工件各个加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削的多种工序的加工。
概括有以下几点：1．全封闭防护；2．工序集中，加工连续进行；3．使用多把道具，自动进行道具交换；4．使用多个多个工作台，自动进行工作台交换；5．功能强大，趋向复合加工；6．高自动化、高精度、高效率、高投入；7．在适当的条件下才能发挥最佳效益。
数控加工中心主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件。
例如，箱体类工件，复杂曲面类工件，异形件，盘、套、板类工件等。
数控加工中心分为立式加工中心，卧式加工中心和龙门式加工中心三大类。
图1.1为大型立式数控加工中心尽管现在出现了各种类型加工中心，外形结构各异，但总体来看大体有以下几部分组成：1—数控柜；2—刀库工作台；3—主轴箱；4—操作面板；5—驱动电源；6—工作台装置；7—滑枕；8—床身；9—进给伺服电机；10—换刀机械手图1.1大型立式加工中心1．基础部件由床身、立柱和工作台等组成，基础部件要承受加工中心的静载荷和加工时的动载荷。
所以必须选择刚度很高的材料做基础组件，同时它也是整个加工中心质量和体积最大的组件。
2．控制系统加工中心的控制系统由CNC装置、伺服驱动装置、可编程控制器以及电机等组成。
它是加工中心的控制中心。
3．主轴组件它由主轴电机、主轴箱、主轴和轴承等零件组成。
数控系统控制它的运动、停止和转动等动作。
是切削加工的功率输出部件。
4．自动换刀装置由刀库、机械手和驱动机构等部件组成，数控装置控制换刀过程，由电机和液压驱动刀库和机械手实现刀具的选择与交换。
5．伺服系统伺服系统的功能是把数控装置的信号转为数控加工中心移动部件的移动，其性能的好坏影响加工中心的加工精度、表面质量和生产效率。
6．辅助系统由润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机监测系统等部分组成。
数控加工中心盘式刀库设计
摘要90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及及发展，高速加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛使用。
自动换刀刀库的发展俨然已超越其为数控加工中心配套的角色，在其特有的技术领域中发展出符合机床高精度、高效率、高可靠度及多任务复合等概念的独特产品。
刀库作为加工中心最重要的部分之一，它的发展也直接决定了加工中心的发展。
本论文完成的是盘式刀库的总体设计、传动设计、结构设计，在确定了整体设计方案后，运用UG对整个盘式刀库进行了实体建模和运动仿真分析。
分析结果显示，整个系统无干涉，且整体运行平稳。
运用 ANSYS 对系统的关键部件进行了受力和变形分析。
结果显示：系统关键部件设计合理，变形量在设计范围之内。
这种刀库在数控加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，换刀时间短，定位精度高；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护方便，成本低。
本刀库传动部分分两级减速，一级传动部分采用直齿轮减速装置，二级传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，此种设计方案可提高输出轴的传动平稳性能，即提高刀盘的运转平稳性。
本刀库满载装刀24把，采用单环排列方式排放。
关键词：加工中心；刀库；数控加工AbstractSince the 1990s, CNC machining technology has been rapidly gaining popularity and development. As a new era of high-speed machining center CNC machine tools represent, have been widely used in the field of machine tools. Automatic tool changer magazine seems to have gone beyond the development of CNC machining centers supporting its role in the field of its unique technology developed to meet the machine precision, high efficiency, high reliability and multi-task complex concepts such unique products. Magazine as a processing center one of the most important parts, and its development is also directly determines the machining center.In this thesis, completed the disc magazine's overall design, transmission design, structural design, in determining the overall design, the use of UG to the entire disc magazine conducted a physical modeling and motion simulation analysis. The results showed that the system without interference and the overall smooth operation. Using ANSYS on the system key components of stress and deformation analysis. The results showed that: the system key component design is reasonable, the amount of deformation in the design range. This magazine in CNC machining center is widely used, its tool change process is simple, tool change time is short, high positioning accuracy; overall structure is simple, compact, accurate and reliable; easy maintenance, and low cost. The magazine drive part of two deceleration, a transmission part adopts straight gear reduction, two transmission part adopts worm gear unit, such a design can improve the output shaft of the transmission smooth performance, that is, raising the cutter smooth operation sex. The magazine full loaded knife 24, the use of single-ring arrangement emissions.Keywords: machining centers; magazine; CNC machining目录摘要 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
数控加工中心—主传动系统设计
数控加工中心—主传动系统设计数控加工中心是一种高效精密的机械加工设备，主要用于加工具有一定形状和尺寸要求的工件。
主传动系统作为数控加工中心的核心部件之一，在数控加工中心的运行中起着至关重要的作用。
本文将从主传动系统设计的角度，详细介绍数控加工中心主传动系统的设计方法和要点。
在确定主传动系统的结构形式后，设计者还需要考虑传动方式。
数控加工中心主传动系统的传动方式主要有齿轮传动、同步带传动和链条传动等。
齿轮传动是最常见的传动方式，其传动效率高、传动精度高，但噪音大；同步带传动具有传动平稳、噪音低、维护方便等优点；链条传动则适用于大功率、大转矩传动。
在进行传动方式选择后，设计者还需要根据加工中心的实际工作要求和性能需求，确定主传动系统的传动比，即主轴转速与驱动电机转速之间的比值。
传动比的大小直接影响到主轴的转速范围和加工中心的加工能力。
一般情况下，数控加工中心的主轴转速范围为几百转/分钟到几万转/分钟不等。
另外，主传动系统的传动精度也是设计中需要关注的重点。
传动精度是指传动系统中输出轴的转速与输入轴的转速之间的误差大小。
由于主传动系统的传动精度直接影响到加工中心的加工精度，所以设计者需要根据加工要求和机械精度标准，选择适当的传动精度要求，并通过选用合适的传动装置和特殊的配合方式，来提高主传动系统的传动精度。
此外，设计者还需要注意主传动系统的可靠性和稳定性。
在设计过程中，应遵循可靠性设计原则，选用具有高可靠性的主传动装置和零部件，并合理安排主传动系统的结构形式和传动方式，以提高主传动系统的工作稳定性和使用寿命。
综上所述，数控加工中心主传动系统的设计是一项复杂而重要的工作，设计者需要根据具体的情况选择最合适的结构形式和传动方式，并合理确定主传动系统的传动比、传动精度等参数，以提高数控加工中心的加工能力和加工精度。
同时，设计者还要注重主传动系统的可靠性和稳定性，以确保数控加工中心的正常运行。
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浙江xx学院毕业设计题目数控加工中心刀库传动系统设计姓名学号专业班级系别指导教师2010年x月x日数控加工中心刀库传动系统设计摘要：本文设计了数控加工中心刀库传动系统，工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。
并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。
在参考了学校里的数控加工中心基础上，对加工中心的气动换刀系统进行分析，阐述了其刀库选刀控制方式及换刀动作过程介绍，该系统在换刀过程中实现主轴定位、主轴松刀、拔刀、向主轴锥孔吹气和插刀动作，并通过CAXA软件画出换刀系统的过程，来更清楚的描绘出气动换刀系统。
关键词：加工中心；气动；换刀目录1绪论 (1)1.1 数控加工中心气动换刀系统的概述 (1)1.2 课题的内容及意义 (1)2气动换刀系统的组成 (2)2.1刀库 (2)2.1.1盘式刀库 (2)2.1.2链式刀库 (3)2.1.3格子式刀库 (4)2.2刀具交换机构 (4)3数控加工中心气动换刀系统原理 (6)4刀库选刀控制与换刀流程 (8)4.1刀具的选择方式 (8)4.1.1顺序选择方式 (8)4.1.2任意选择方式 (8)4.2利用PLC程序来实现随机换刀 (8)4.3换刀动作流程 (10)5数控加工中心换刀时间的评定方法 (15)5.1快速换刀技术 (15)5.2换刀速度指标 (15)5.3提高换刀速度的基本原则 (15)5.4如何合理评定自动换刀装置的换刀时间 (15)6数控加工中心气动换刀系统关键部位设计 (17)6.1弹簧夹头设计 (17)6.2刀柄设计 (18)7结论 (19)8谢辞 (20)9参考文献 (20)附录 (21)1绪论1.1 数控加工中心气动换刀系统的概述带有刀库和气动换刀装置的加工中心是一种高度自动化的多功能数控机床。
工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。
并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。
气动换刀系统一般由刀库和刀具交换机构组成。
全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸预调整后，按一定的方式放入刀库中去。
换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具，在进行交换刀具之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。
能实现一次装夹完成多道工序，缩短了加工辅助时间，同时排除了多次装夹刀具所产生的定位误差，提高了加工精度，实现了高速化、智能化的加工。
气动换刀系统的好坏直接影响生产加工的效率。
本文将要讨论数控加工中心气动换刀系统的工作原理及机械结构。
1.2 课题的内容及意义本文在参考了学校里的加工中心的基础上，利用CAXA画图软件画出数控加工中心气动换刀系统原理图和机械结构来完成本次设计。
首先，参阅图书馆中有关气动书籍并通过互联网，寻找到一些相关资料，并针对学校的数控加工中心进行研究分析；其次，用CAXA画图软件画出气动换刀系统的原理图及机械结构进行分析；最后，设计气动换刀系统的关键部位来完成数控加工中心气动换刀系统设计。
本次设计的完成，使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，特别是对数控加工中心刀库传动系统有了更深一步的了解。
我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际操作问题的能力，同时我的查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平也得到了很大的提高，为今后就业顶岗奠定了坚实的基础。
2气动换刀系统的组成气动换刀系统一般由刀库和刀具交换机构组成。
不同的数控加工中心，刀库和刀具交换机构可能不同，这也体现了不同数控机床间的不同特色。
2.1刀库所谓刀库，顾名思义，就是存放刀具的仓库，是气动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及具体结构对数控机床的设计有很大的影响。
根据刀库所需要的容量、选刀及取刀方式，可以将刀库设计成多种形式。
2.1.1盘式刀库d efcab 图2.1 盘式刀库图2.1为盘式刀库，这种刀库的结构简单，刀库的容量通常为15～30把，取刀比较方便，因此应用最为广泛。
当需要更多数量的刀具时，可采用图e 所示的鼓轮弹仓式刀库，又称刺猬式，其结构十分紧凑，在相同的空间内，它的刀库容量最大。
图f 为多层盘形刀库，它们虽然也具有结构紧凑的特点，但选刀和取刀的动作较多，故较少应用。
图2.2 链式刀库 图2.2为链式刀库，这种刀库是在环形链条上装有许多刀座，其结构有较大的灵活性，存放刀具的数量也较多，选刀和取刀动作十分简单。
当链条较长时，可以增加支撑链轮数目，使链条折叠回饶，提高空间利用率，一般刀具数量在30~120把，但是这种刀库定位精度低，因此应用也不广泛。
图2.3 格子式刀库图2.3为格子式刀库，这种刀库具有纵横排列十分整齐的很多格子，每个格子中均有一个刀座，可储存一把刀具，这种刀库可将其单独安置于机床外，由机械手进行选刀及换刀。
这种刀库选刀及取刀动作复杂，应用最少。
2.2刀具交换机构将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库的装置叫做刀具交换机构，主要有通过刀库和主轴的相对运动实现刀具交换和通过机械手实现刀具交换两种形式。
①通过刀库和主轴的相对运动实现刀具交换：必须将主轴上用过的刀具送回刀库，再从刀库取出新刀．但两个动作不能同时进行，换刀时间较长，换刀动作也较多。
②通过机械手实现刀具交换：换刀时间短，因此广泛运用。
根据在换刀过程中机械手的动作不同，分为抱刀机械手、叉刀机械手、钩刀机械手。
这里以钩刀机械手为例，介绍一下机械手在换刀过程中的基本动作：1）抓刀：手臂旋转90°，同时抓住刀库和主轴上的刀具；2）拔刀：主轴夹头松开刀具，机械手同时将刀库和主轴上的刀具拔出；3）换刀：手臂旋转180°，新旧刀具交换；4）插刀：机械手同时将新旧刀具分别插入主轴和刀库，然后主轴夹头夹紧刀具；5）复位：转动手臂，回到原始位置。
（图2.4）(1)(2)(3)(4)(5)9018090图2.4 钩刀机械手换刀过程3数控加工中心气动换刀系统原理图3.1所示为数控加工中心气动换刀系统原理图，该系统在换刀过程中实现主轴定位、主轴松刀、拔刀、向主轴锥孔吹气和插刀动作。
↑↓拔刀插刀图3.1 数控加工中心气动换刀系统1——气动三联件；2、4、6、9——机向阀；3、5、10、11——单向节流阀；7、8——快速排气阀具体工作原理如下：当数控系统发出换刀指令时，主轴停止旋转，同时4YA 通电，压缩空气经气动三联件1、换向阀4、单向节流阀5进入主轴定位缸A 的右腔，缸A 的活塞左移，使主轴自动定位。
定位后压下无触点开关，使6YA 通电，压缩空气经换向阀6、快速排气阀8进入气液增压器B 的上腔，增压器的高压油使活塞伸出，实现主轴松刀，同时使8YA 通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀11进入缸C的上腔，缸C下腔排气，活塞下移实现拔刀。
由回转刀库交换刀具，同时1YA通电，压缩空气经换向阀2、单向节流阀3向主轴锥孔吹气。
稍后1YA断电、2YA通电，停止吹气，8YA断电、7YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀10进入缸C的下腔，活塞上移，实现插刀动作。
6YA断电、5YA通电，压缩空气经阀6进入气液增压器B的下腔，使活塞退回，主轴的机械结构使刀具夹紧。
4YA断电、3YA通电，缸A的活塞在弹簧力作用下复位，回复到开始状态，换刀结束。
表3.1为电磁铁动作顺序表。
表3.1 电磁铁动作顺序表4刀库选刀控制与换刀流程4.1刀具的选择方式按数控装置的刀具选择指令，从刀库中挑选各工序所需要的刀具的操作，称为自动换刀。
目前，有顺序选择和任意选择两种方式。
4.1.1顺序选择方式将刀具按加工工序的顺序，依次放人刀库的每一个刀座内。
每次换刀时，刀库按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。
已经使用过的刀具可以放回原来的刀座内，也可以按顺序放入下一个刀座内。
这种方式不需要刀具识别装置，而且驱动控制也较简单，可以直接由刀库的分度来实现。
因此，刀具的顺序选择方式具有结构简单，工作可靠等优点。
但更换不同工件时，须重新排列刀库中的刀具顺序。
刀库中的刀具在不同的工序中不能重复使用，相应地增加了刀具的数量和刀具的容量，降低了刀具和刀库的利用率。
此外，装刀时必须十分谨慎，如果刀具不按顺序装在刀库，将会造成严重事故。
4.1.2任意选择方式采用任意选择方式的自动换刀系统中必须有刀具识别装置。
这种方式是根据程序指令的要求来选择所需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列，可任意存放。
每把刀具（或刀座）都编上代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具（或刀座）都经过“刀具识别装置”接受识别。
当某把刀具的代码与数控指令的代码相符合时，该把刀具被选中，并将刀具送到换刀位置，等待机械手来抓取。
刀库中刀具的排列顺序与工件加工顺序无关，相同的刀具可重复使用。
因此，刀具数量比顺序选择法的刀具可少一些，刀库也相应的小一些。
4.2利用PLC程序来实现随机换刀PLC程序是数控机床正常运转的软件核心，是连接CNC和机床的桥梁，也是机床电气设计人员调试机床的关键。
一个完善的PLC程序不仅能使机床正常运行，还要让人看起来一目了然，既为自己调试提供方便，还能帮助维修人员查找故障和分析原因。
首先简单介绍一下刀具交换装置的基本情况，刀库是可正反向旋转的链式刀库、装在刀具交换装置上的机械手用15个步骤将刀库中的刀具交换到主轴，并将主轴刀具还回刀库对应的刀套中。
为尽量缩短换刀时间，我们采用刀具预选与零件加工同时进行的方式来压缩换刀时间。
机械手动作顺序如下：步骤1：平移缩回，抓刀库中预选的刀具；步骤2：拔刀伸出，拔出刀套中的刀具；步骤3：平移伸出，离开刀库侧抓刀位置；步骤4：拔刀缩回，机械手缩回；步骤5：摇臂伸出，摇臂转向主轴侧；步骤6：平移伸出，抓主轴刀具；步骤7：拔刀伸出，拔出主轴中的刀具；步骤8：换刀正转或反转，刀具交换；步骤9：拔刀缩回，将预选刀具插入主轴；步骤10：平移缩回，机械手离开主轴；步骤11：摇臂缩回，摇臂转向刀库侧；步骤12：拔刀伸出，准备将主轴刀具送回刀库；步骤13：平移缩回，机械手移向刀库；步骤14：拔刀缩回，将主轴刀具插入刀库；步骤15：平移伸出，离开刀库侧抓刀位置。
以上15个步骤可分为如下4个阶段：第1阶段：抓新刀。
TXX（刀号，如T01）代码控制刀库按就近方向转动到编程刀具所在的位置，到位且有刀库定位I信号后启动机械手，经过步骤1→步骤2→步骤3→步骤4，将编程刀具抓在手上等待换刀。
第2 阶段：换刀。
M06启动换刀固定循环“TOOL”。