HNC-08MD系统斗笠式刀库使用说明书V0.5
1、换刀基本过程
对于HNC-08MD系统来说，无论是斗笠式刀库还是机械手刀库，其换刀过程均为通过M6调用9999子程序来执行的，9999为扩展程序，如果系统参数中2号参数为0，则可以通过《程序》--《选择程序》--《扩展程序》载入9999程序入内存，来查看9999程序，也可以在电脑上在..\HNC-08MD\EXT目录下用文本方式打开9999文件，查看里面的内容。
M6调用9999程序之后，再通过调用相应的M扩展代码，对换刀的整个过程进行控制。换刀的M扩展代码可以在《系统设置》——《辅助功能》里面进行查看。
2、刀库配置表
刀库配置表在主界面的《刀库配置》界面下，刀库配置表提供了主轴上和刀库上的所有的刀具信息。
刀库表起始地址：刀库表存储于PLC数据表中，该配置项用以设置刀库表在数据表中的起始地址。该配置项为参数P0196的引用，与修改参数P0196具有同等效果。（机床级权限）
刀具数量：设置刀库中能存储的刀具数量。该配置项为参数P0195的引用，与修改参数P0195具有同等效果。（机床级权限）
当前刀具号：设置主轴上夹持刀具的刀具号。该配置项为数据表D045的引用。
当前刀位号：设置刀库上在换刀位置上的刀位号。该配置项为数据表D044的引用。
刀具号：设置刀库每个刀位上所装夹刀具的序号。
刀库表的相关地址为：
刀库表首地址 = 刀库表起始地址设置值
刀库表尾地址 = 刀库表起始地址+刀具数量-1
刀位地址 = 刀库表起始地址+刀位号-1
数据表中非易失性存储单元地址范围为D000～D255，因此，刀库表尾地址最大不能超过255，否则系统报错。
对于斗笠式刀库来说，刀位号与刀具号一一对应，所以实际的【刀库配置】的刀库配置表内的各个刀位上的刀具号就没有意义，有效的内容只有“当前刀具号”同“当前刀位号”，其二者应该一致。
3、斗笠式换刀
3.1、指令格式
斗笠式换刀的代码格式：
1、“M6TX”或者“TXM6”，X为刀具号；
2、“TX;……;M6”；即在执行M6的前面先执行TX，再执行M6，但是这种格式并不能够预选刀，最终选刀的动作还是在执行M06时执行，如果M06前面没有TX，则系统会报警。
推荐使用第一种代码格式。
3.2、操作过程
3.2.1、初次操作
初次操作先定义好刀盘上各个刀位的刀位号，再通过M10刀库正转或者M11刀库反转使刀盘上想要的刀位转动到当前刀位的位置，再在【刀库配置】的刀库配置表将“当前刀具号”和“当前刀位号”里均填上当前实际的刀位号。例：在刀盘上做好刀位标记后，通过M10或者M11将刀盘转动到想要的5号刀位上，再将【刀库配置】的刀库配置表里将“当前刀具号”和“当前刀位号”里均填上5。
初次操作是针对用户第一次使用刀库进行刀库检查所使用，或者在换刀转动刀盘的过程中终止换刀之后均要进行上述操作。
3.2.2换刀操作
换刀操作为M06TX，X为刀具号，若X为0，则M06T0执行时系统会报警。当正确的输入换刀指令后，系统会先将刀具还到刀盘里面，再进行转动刀盘选刀，选中刀具之后，最后进行装刀的操作。换刀操作之后，【刀库配置】的刀库配置表里“当前刀具号”和“当前刀位号”均同步更新。
3.2.3换刀的中止操作
1、通过按“急停”按钮中止换刀的动作；
2、通过按“进给保持”按钮暂停换刀；
3.2.4装卸刀操作
装刀操作：
1、先执行M06TX，X为想换的刀具号；
2、再手动将X号刀具装到主轴上；
3、重复上面的操作，可以继续装刀。
卸刀操作：
1、先执行M06TX，X为想卸的刀具号；
2、再手动将X号刀具从主轴上卸下来；
3、重复上面的操作，可以继续卸刀。
3.3换刀规则及注意事项
1、执行M06TX后，无论换刀成功与否均会取消刀具长度补偿和刀具半径补偿。
2、换刀时必须保证刀盘的当前刀位上永远没有刀具，如果当前刀位上有刀具，此种情况禁止
进行换刀操作。
3、【刀库配置】的刀库配置表里“当前刀具号”和“当前刀位号”不一致，换刀时系统会产
生报警。
4、当M06TX中X有效时(X不为0且在刀库范围之内)，且X等于主轴上的刀具号，即当前要
换的刀具就在主轴上，则执行此命令不会有任何动作，也不会报警。
5、当执行M06T0时，由于T为0，则换刀时，会产生报警。
6、当执行M06，没有TX指令，并且M06的前面也没有TX指令，则换刀时，也会产生报警。
7、当主轴上的刀具号为0时，会报警。
8、要定期检查系统里【刀库配置】的刀库配置表里“当前刀具号”和“当前刀位号”是否一
致，并且是否同实际的刀位一致。一旦发现不一致，应立即停止换刀的操作，更正之后才
能继续换刀。
9、在换刀过程中，一旦发现换刀的动作不对，应立即中止换刀；
10、出现“ATC错误”的报警的时候，可以通过“急停”--“复位”操作来消除此报警信号，
也可以通过执行M28进行换刀复位。
11、通过“急停”--“复位”操作或者通过执行M28进行换刀复位，只能复位报警信息，以
及一些中间寄存器的状态，并不能将机床的当前状态进行复位，例如，机床当前为刀库近位置，则此时通过换刀复位，不能将刀库移动到刀库远位置。
12、如果在换刀的过程当中中止换刀，此时应谨慎操作。操作步骤如下：
A、如果中止换刀后，主轴已松刀，但是刀具又没有卡进刀库的当前刀位上，必须先将Z轴向
上移动，拿下刀具，再执行下面的操作。
B、如果“主轴定向”灯亮，则取消主轴定向；如果“刀具松/紧”灯亮，则将刀具紧；如果
刀盘处于近的位置，则可以运行M24使刀盘远。使换刀动作回归到初始状态，并且必须要检查【刀库配置】的刀库配置表，如果刀库配置表和实际不一致，必须更正。
C、另外如果在刀盘正在转动的过程当中中止换刀，按“急停”按钮中止了换刀，有可能使得
刀盘卡在两个刀位之间，从而对下次的换刀产生影响，此时可以通过执行M10、M11刀库正、反转来纠正此影响，如果是刀库正转换刀用M10，如果是刀库反转换刀用M11，再检查一遍【刀库配置】的刀库配置表的“当前刀位号”是否与实际一致。
13、在【刀库配置】的检查过程中，如果发现刀库配置表中“当前刀位号”同实际的当前刀
位号不一致，则应该在刀库配置表中将“当前刀位号”更改为实际的值，再之后如果【刀库配置】的“当前刀具号”是否等于“当前刀位号”，如果不等于的话，可以通过M10、M11刀库正反转来调节“当前刀位号”，使“当前刀位号”等于“当前刀具号”；
14、在出现“ATC错误”的报警时，不能通过“循环启动”按键来运行程序，但是可以通过
“循环启动”按键来运行MDI，此时可以通过M28来消除报警。
3.4换刀过程中报警的处理
报警1：当出现“ATC错误”和“换刀之前不能为主轴定向状态”
其原因为：系统执行M06时PLC会先检查主轴是否处于“主轴定向”的状态，如果主轴处于“主轴定向”状态，则产生上述报警。
报警的消除方法：方法1：在手动方式下，通过按面板上的“主轴定向”按键来取消主轴定向；方法2：也可以通过运行M20来取消“主轴定向”。取消“主轴定向”之后。执行M28或者通过“急停”->“复位”操作消除报警。如果先进行“急停”->“复位”操作，由于是在“主轴定向”的状态，进行“急停”操作，可能使主轴产生报警。
报警2：当出现“ATC错误”和“换刀之前不能为主轴松刀状态”
其原因为：系统执行M06时PLC会先检查主轴是否处于“主轴松刀”的状态，如果主轴处于“主轴松刀”状态，则产生上述报警。
报警的消除方法：执行M28或者通过“急停”->“复位”操作消除报警。为了下次的换刀顺利进行必须要先进行紧刀操作，紧刀的方法：方法1：在手动方式下，通过按面板上的“刀具松/紧”按键来进行紧刀；方法2：也可以通过运行M22来进行紧刀。
报警3：当出现“ATC错误”和“换刀之前不能为刀盘近状态”
其原因为：系统执行M06时PLC会先检查主轴是否处于“刀盘近”的状态，如果刀盘处于“刀盘近”状态，则产生上述报警。
报警的消除方法：执行M28或者通过“急停”->“复位”操作消除报警。为了下次的换刀顺
利的进行必须要先进行刀盘远的操作，可以通过运行M24来使刀盘远。
报警4：当出现“ATC错误”和“刀具号不等于刀位号,请检查刀库”
其原因为：系统执行M06时PLC会先检查【刀库配置】的刀库配置表里“当前刀具号”和“当前刀位号”数值是否一致，如果两个数据不一致，则会产生上述报警。例如，在换刀的选刀过程中终止换刀，有可能导致数据不一致，此时应该重新检查刀库。
报警的消除方法：执行M28或者进行“急停”->“复位”操作即可消除报警。为了下次的换刀顺利进行检查刀库，通过执行M10和M11，并更新【刀库配置】的刀库配置表里“当前刀具号”和“当前刀位号”数值，使其数值同实际的刀位号一致。
报警5：当出现“ATC错误”和“换刀指令错,T指令不能为0”
其原因为：运行M6T0指令时，会产生此报警。
报警显示消除方法：执行M28或者通过“急停”->“复位”操作消除报警。
报警6：当出现“ATC错误”和“换刀指令错,缺少T”
其原因为：指令的输入方法错误，当输入指令仅为M06时出现此报警。
报警的消除方法：“执行M28或者急停”->“复位”操作，即可消除此报警。
报警7：当出现“ATC错误”和“Z轴未回零,不能换刀”
报警原因为：Z轴没有回零或者Z轴在回零完成之后，再进行了一次没有成功的回零操作。报警的消除方法：执行M28或者进行“急停”->“复位”操作，即可消除此报警。为了下次的换刀的顺利进行必须要成功进行Z轴的回零操作。
报警8：当出现“ATC错误”和“当前刀位不在正确位置”
报警原因为：刀盘上的当前刀位不是处于刀盘计数停止的位置。
报警的消除方法：执行M28或者进行“急停”->“复位”操作，即可消除此报警。为了下次的换刀的顺利进行，可以通过进行一次“刀库正转”M10或者“刀库反转”M11的操作，即可将当前刀位的停止位置纠正过来，同时当前刀位的位置纠正完成之后还要检查刀库表，查看【刀库配置】的刀库配置表里的“当前刀位号”是否同实际的当前刀位号一致，不一致的话，更改【刀库配置】的刀库配置表里的“当前刀位号”使之同实际的当前刀位号一致，再通过M10或M11操作，使“当前刀位号”等于“当前刀具号”。
报警9：当出现“ATC错误”和“主轴定向到位信号失败”
报警原因为：在换刀操作过程中，在进行了主轴定向操作之后，主轴定向没有成功实现或者主轴定向到位信号一直不能够到达。
报警的消除方法：执行M28或者按“急停”->“复位”操作，即可消除此报警。检查电气的主轴到位信号、检查PLC中产生此报警的主轴定向到位信号是否正确。
报警10：当出现“ATC错误”和“主轴松刀到位信号失败”
报警原因：在换刀操作过程中，当主轴松刀操作后，主轴松刀没有实现或者主轴松刀到位信号一直不能到达。
报警的消除方法：执行M28或者按“急停”->“复位”操作，即可消除此报警。检查电气上的主轴松刀到位信号、检查PLC中产生此报警的主轴松刀到位信号是否正确。
报警11：当出现“ATC错误”和“主轴紧刀到位信号失败”
报警原因：在换刀操作过程中，当主轴紧刀后，主轴紧刀没有实现或者主轴紧刀到位信号一直不能到达。
报警的消除方法：执行M28或者按“急停”->“复位”操作，即可消除此报警。检查电气上的主轴紧刀到位信号、检查PLC中产生此报警的主轴紧刀到位信号是否正确。
报警12：当出现“ATC错误”和“刀盘近到位信号失败”
报警原因：在换刀操作过程中，当刀盘近操作后，刀盘近没有实现或者刀盘近到位信号一直不能到达。
报警的消除方法：执行M28或者按“急停”->“复位”操作，即可消除此报警。检查电气上的刀盘近到位信号、检查PLC中产生此报警的刀盘近到位信号是否正确。
报警13：当出现“ATC错误”和“刀盘远到位信号失败”
报警原因：在换刀操作过程中，当刀盘远操作后，刀盘远没有实现或者刀盘远到位信号一直不能到达。
报警的消除方法：执行M28或者按“急停”->“复位”操作，即可消除此报警。检查电气上的刀盘远到位信号、检查PLC中产生此报警的刀盘远到位信号是否正确。
报警14、当出现“ATC错误”和“选刀失败”
报警原因：在换刀操作过程中的选刀时，每间隔一段时间，均有一次刀库计数信号到达，否则的话产生此报警。
报警的消除方法：执行M28或者按“急停”->“复位”操作，即可消除此报警。检查刀库的计数信号、检查PLC中产生此报警的刀盘转到计数信号是否正确。
报警15：当出现“ATC错误”和“气压报警”
其原因为：气压不够。
报警的消除方法：加大气压，气压达到正常后，再执行M28或者通过“急停”->“复位”操作可以消除此报警。
如果在HNC-210B面板的系统上，上述报警的清除，还可以通过面板上的“RESET”按键来消除。
HNC-08MD系统斗笠式刀库使用说明书V0.5 1、换刀基本过程 对于HNC-08MD系统来说，无论是斗笠式刀库还是机械手刀库，其换刀过程均为通过M6调用9999子程序来执行的，9999为扩展程序，如果系统参数中2号参数为0，则可以通过《程序》--《选择程序》--《扩展程序》载入9999程序入内存，来查看9999程序，也可以在电脑上在..\HNC-08MD\EXT目录下用文本方式打开9999文件，查看里面的内容。 M6调用9999程序之后，再通过调用相应的M扩展代码，对换刀的整个过程进行控制。换刀的M扩展代码可以在《系统设置》——《辅助功能》里面进行查看。 2、刀库配置表 刀库配置表在主界面的《刀库配置》界面下，刀库配置表提供了主轴上和刀库上的所有的刀具信息。 刀库表起始地址：刀库表存储于PLC数据表中，该配置项用以设置刀库表在数据表中的起始地址。该配置项为参数P0196的引用，与修改参数P0196具有同等效果。（机床级权限） 刀具数量：设置刀库中能存储的刀具数量。该配置项为参数P0195的引用，与修改参数P0195具有同等效果。（机床级权限） 当前刀具号：设置主轴上夹持刀具的刀具号。该配置项为数据表D045的引用。 当前刀位号：设置刀库上在换刀位置上的刀位号。该配置项为数据表D044的引用。 刀具号：设置刀库每个刀位上所装夹刀具的序号。 刀库表的相关地址为： 刀库表首地址 = 刀库表起始地址设置值 刀库表尾地址 = 刀库表起始地址+刀具数量-1 刀位地址 = 刀库表起始地址+刀位号-1 数据表中非易失性存储单元地址范围为D000～D255，因此，刀库表尾地址最大不能超过255，否则系统报错。 对于斗笠式刀库来说，刀位号与刀具号一一对应，所以实际的【刀库配置】的刀库配置表内的各个刀位上的刀具号就没有意义，有效的内容只有“当前刀具号”同“当前刀位号”，其二者应该一致。 3、斗笠式换刀 3.1、指令格式 斗笠式换刀的代码格式： 1、“M6TX”或者“TXM6”，X为刀具号； 2、“TX;……;M6”；即在执行M6的前面先执行TX，再执行M6，但是这种格式并不能够预选刀，最终选刀的动作还是在执行M06时执行，如果M06前面没有TX，则系统会报警。 推荐使用第一种代码格式。 3.2、操作过程 3.2.1、初次操作 初次操作先定义好刀盘上各个刀位的刀位号，再通过M10刀库正转或者M11刀库反转使刀盘上想要的刀位转动到当前刀位的位置，再在【刀库配置】的刀库配置表将“当前刀具号”和“当前刀位号”里均填上当前实际的刀位号。例：在刀盘上做好刀位标记后，通过M10或者M11将刀盘转动到想要的5号刀位上，再将【刀库配置】的刀库配置表里将“当前刀具号”和“当前刀位号”里均填上5。 初次操作是针对用户第一次使用刀库进行刀库检查所使用，或者在换刀转动刀盘的过程中终止换刀之后均要进行上述操作。 3.2.2换刀操作 换刀操作为M06TX，X为刀具号，若X为0，则M06T0执行时系统会报警。当正确的输入换刀指令后，系统会先将刀具还到刀盘里面，再进行转动刀盘选刀，选中刀具之后，最后进行装刀的操作。换刀操作之后，【刀库配置】的刀库配置表里“当前刀具号”和“当前刀位号”均同步更新。 3.2.3换刀的中止操作 1、通过按“急停”按钮中止换刀的动作； 2、通过按“进给保持”按钮暂停换刀； 3.2.4装卸刀操作 装刀操作： 1、先执行M06TX，X为想换的刀具号； 2、再手动将X号刀具装到主轴上； 3、重复上面的操作，可以继续装刀。 卸刀操作： 1、先执行M06TX，X为想卸的刀具号； 2、再手动将X号刀具从主轴上卸下来； 3、重复上面的操作，可以继续卸刀。 3.3换刀规则及注意事项 1、执行M06TX后，无论换刀成功与否均会取消刀具长度补偿和刀具半径补偿。 2、换刀时必须保证刀盘的当前刀位上永远没有刀具，如果当前刀位上有刀具，此种情况禁止进行换刀操作。 3、【刀库配置】的刀库配置表里“当前刀具号”和“当前刀位号”不一致，换刀时系统会产生报警。 4、当M06TX中X有效时(X不为0且在刀库范围之内)，且X等于主轴上的刀具号，即当前要换的刀具就在主轴上，则执行此命令不会有任何动作，也不 会报警。
刀库换刀流程和逻辑思路 · 乱刀式刀库的换刀流程图
固定式刀库的换刀流程图 固定式刀库换刀过程分解： 固定式刀库换刀动作可分为三个，即取刀、还刀和换刀。由于采用固定刀位管理方式，刀具的交换实际上是还刀和取刀这两个动作。（斗笠式刀库控制约定：1．斗笠式刀库采用固定刀位，即刀套号就是刀具号；2．取刀时，刀库就近找刀） ①取刀 现状：主轴上无刀具 编程：M06 T* 刀库动作描述： ②还刀 现状：主轴上有刀具 编程：M06 T0 刀库动作描述： ③换刀 现状：主轴上有刀具 编程：M06 T* 刀库动作描述：刀具交换的过程，就是还刀加上取刀的过程。 固定式刀库自动换刀装置电气控制 电气控制电路包括接强电电路和PMC控制电路两部分。 下图所示为接触器控制电路。主电路由空气开关QF、KM1主触点、KM2主触点、三相异步交流电机M等组成。控制电路中中间继电器KA1与KA2分别控制接触器KM1和KM2的线圈，控制刀库电机M的正反转和停机制动。实现刀具的选择从而达到精确选刀的目的。 电动刀库电气控制线路图
四、固定式刀库自动换刀装置的PMC控制 PMC控制包括硬件控制和软件控制两方面。 硬件控制包括输入信号的接入和输出信号的控制。下图所示为电动刀库PMC接线图。在此例应用中，传感器信号分别接在X2.0、X2.1输入端口，而控制正反转接触器KM1、KM2的中间继电器的线圈分别由Y50.1、Y50.2控制。 电动刀库PMC接线图 图6 刀库旋转逻辑梯形图 例如，加工中心在执行M06T1换刀指刀令时的换刀结果是：刀库中的T1刀装放轴。 （1）D SCH功能指令（检索功能） 当CNC读到T1指令代码信号时，将此信号信息送入PMC。当PMC接到寻找新刀具的指令T1后（FT3为“1”）在模拟刀库的刀号数据表中开始T代码数据检索出来存入F26地址单元中。然后将1号刀所在数据表中的序号1存入到检索结果输出地址D100中，同时R10.2为“1”。由于R9091.0为“0”。即断开，所以DSCH功能指令按规定2位BCD码处理数据。 （2）C OIN功能指令（比较指令） 当R10.2为“1”时，地址D100的内容（指令1号）和地址D200（当前刀套数据表序号4）的内容作比较。数据一致时，输出R10.3为“1”，不一致时，R10.3为“0”作为刀库旋转达ROT功能指令的条件。 （3）R OT功能指令（旋转指令） ROT功能指令中，旋转检索数（刀套位置个数）为12，现在位置地址为D200（存放当前刀套号4），目标位置地址为D100（存放T1号刀具的刀套号1），计算结果输出地址为C1。
刀库换刀流程和逻辑思 路 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
刀库换刀流程和逻辑思路 ·
乱刀式刀库的换刀流程图 1．斗笠式 ①取刀 ②还刀 ③换刀 KM2主 KA1与KA2分 PMC 库PMC接线图。在此例应用中，传感器信号分别接在、输入端口，而控制正反转接触器KM1、KM2的中间继电器的线圈分别由、控制。
电动刀库PMC接线图 图6 刀库旋转逻辑梯形图 例如，加工中心在执行M06T1换刀指刀令时的换刀结果是：刀库中的T1刀装放轴。 （1）D SCH功能指令（检索功能） 当CNC读到T1指令代码信号时，将此信号信息送入PMC。当PMC接到寻找新刀具的指令T1后（FT3为“1”）在模拟刀库的刀号数据表中开始T 代码数据检索出来存入F26地址单元中。然后将1号刀所在数据表中的序号1存入到检索结果输出地址D100中，同时为“1”。由于为“0”。即断开，所以DSCH功能指令按规定2位BCD码处理数据。 （2）C OIN功能指令（比较指令） 当为“1”时，地址D100的内容（指令1号）和地址D200（当前刀套数据表序号4）的内容作比较。数据一致时，输出为“1”，不一致时，为“0”作为刀库旋转达ROT功能指令的条件。 （3）R OT功能指令（旋转指令） ROT功能指令中，旋转检索数（刀套位置个数）为12，现在位置地址为D200（存放当前刀套号4），目标位置地址为D100（存放T1号刀具的刀套号1），计算结果输出地址为C1。 当刀具判别指令为“0”，ROT指令开始执行根据ROT控制条件设定，计算出刀库现在的位置与目标相差的步数为“3”步将此数据存入C1中，并选择出最短旋转路径，使置“0”，正向旋转方向输出。通过正向旋转继电器，驱动刀库正向旋转“3”步，即找到了1号刀位。
济南铁道职业技术学院
毕业设计指导书 （高职机电一体化专业08级） 一、设计题目 斗笠式刀库的设计 二、设计目的 随着科学技术和社会的发展，对机械产品的性能、精度、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求，数控机床的出现，开创了机械加工自动化的新纪元，不仅能提高产品的质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人劳动条件。 一个零件往往需要多道工序完成，而单功能的数控机床只能完成单工序的加工，因此在零件生产过程中，要进行多次装卸换刀工作，不仅影响劳动效率，还降低了工件精度，加工中心和普通单功能机床的区别在于有了刀库和自动换刀装置，这样，一次装夹就可完成多到工序的加工，提高了零件精度和劳动效率。 现在加工中心上刀库种类很多，有斗笠式、圆盘式等，其中斗笠式刀库结构简单，运动集中，适合与立式加工中心。刀库成本低，工艺要求不高，但是国内生产此类刀库的企业较少，大部分需要进口，价格相对较贵，因此本课题非常有研究价值。 三、设计的技术要求
1、斗笠式刀库主要工作过程为： 斗笠式刀库换刀时，由三步组成，第一、刀库横移装置移动到主轴箱可以到达的位置；第二，刀库分度装置进行选刀，通过精确地分度、定位，将下个工序需要的刀送到指定位置；第三，主轴上自动装卸刀机构准确取刀装刀。 具体过程为： 1）、系统接收到换刀指令。 2）、气缸推动刀库移动到主轴位置，保证当前刀位上为空，准备换刀。 3）、主轴打刀缸释放，将主轴上当前刀具放置到刀库空刀位置。 4）、刀库电机转动，接近目的刀具位置时，接近开关发送指令，电机减速，转到位置停止，准备换刀。 5）、主轴完成装刀动作。 6）、刀库气缸带动刀库返回。 一个换刀动作结束。 2、机械结构的设计 通过对加工中心刀库工作目的及工作过程的了解，设计出用横移机构、分度装置及刀盘。 3、技术参数 1、机械结构 ①刀库有8刀位。 ②使用槽轮机构完成分度。
基于宏程序和PMC控制的斗笠式刀库换刀的实现 作者：王刘成杨晋萍裘虹 来源：《电子世界》2012年第19期 【摘要】运用ladder编程软件和宏程序编辑，通过FANUC系统宏程序变量与PMC指令的结合，以及NC指令的调用，实现斗笠式刀库的换刀控制，从而达到换刀的有效进行，保证机械加工的精度，实现了NC机床的高效，高精加工，提高了生产效率和效益。 【关键词】NC；宏程序；PMC；功能指令 斗笠式刀库存放刀具数量为16～24把，刀库移向主轴实现换刀动作，具有容量少、构造易懂、刀库旋转、找刀容易、方便控制的优点，在经济型加工中心中应用很多。本文主要针对斗笠式刀库的特点，运用PMC和宏程序实现对斗笠式刀库的换刀控制。 一、换刀动作及时序图 当主轴刀具进入刀库刀套后，主轴向上进给，脱开刀具，随后刀库旋转。当输入的指令刀具在主轴正下方位置时，主轴向下进给，让刀具进入主轴锥孔，主轴夹刀后，刀库退到初始位置。其换刀动作详细如图： （1）主轴移动到换刀点：图1（a） （2）主轴定位 （3）刀库向前到换刀点抓取旧刀：图1（b） （4）主轴松开刀具 （5）Z轴向上移动出换刀空间：图1（c） （6）刀库据指令找刀：图1（d） （7）Z轴向下移动至换刀点：图1（e） （8）主轴紧紧新刀 （9）刀库后退至初始位置：图1（f）
（10）刀库时序图：图2 整个刀库的动作主要靠刀库电机、汽缸和主轴的相互结合控制实现。时序图中的分度电机通过PMC功能指令实现刀库的正反转就近找刀，其中的接近开关信号可用于刀库计数以此实现刀库原点复归和数刀。汽缸的功能主要用于接收PMC发出的信号以控制刀库整体向前或后退，为换刀或换刀后的运行NC程序作准备。 二、FANUC换刀宏程序流程图 主要通过NC程序、PMC、宏程序实现，其中宏程序变量类型如表一所示，换刀时序框图如图3，相关说明如右侧所示。 三、功能指令 FANUC 0ID系统的功能指令有104个，其中常见的用于刀库控制的PMC功能指令主要有以下几个，现分别加以说明，其中的SUB是功能指令的代码。 五、结语 通过宏程序，PMC，NC的有机结合控制在加工中心上的应用，改善了原来的换刀速度和换刀的安全性，提高了机床的生产效率，使斗笠式刀库的换刀更为安全，简捷，有效，经济。 参考文献 [1]FANUC（北京）有限公司.B—61863梯形图语言编程说明书，2003. [2]FANUC（北京）有限公司.GFZ—61803E—1/07 Macro Complier/Macro Executor Programming Manual. [3]FANUC（北京）有限公司.B—64305CM/01 FANUC Series 0i—MODEL D维修说明书，2009. 作者简介： 王刘成（1983—），男，河南周口人，现供职于山西大学工程学院，研究方向：数控机床应用技术。 裘虹（1964—），女，浙江嵊州人，浙江特种电机有限公司工程师，研究方向：伺服电机。
K1000M4_Cs_EXT 斗笠刀库使用说明 ?刀库实现的功能一：刀库的旋转 1、自动方式：刀库伸出到位，主轴松到位才能实现刀库的旋转。通过M54 指令实现。 2、 MDI 方式：刀库可以任意位置旋转。通过M54 指令实现。 以上两种方式下，主轴刀号与换刀目标刀号一致时，不会输出刀库旋转。 3、手动方式：能在任意位置和手动方式下旋转刀库。通过正、反转按钮实现。 二：松拉刀 1、自动方式和 MDI 方式：在主轴未旋转时，能实现任何位置的松刀和紧刀。通过M50 指令实现松 刀；通过 M51 指令实现紧刀。 2、手动方式：由一个按钮实现主轴松拉刀的控制。按下按钮时，松刀输出；松开按钮时，紧刀输出。 由非手动方式转为手动方式时，不论以前手动方式下，主轴是松刀还是拉刀状态，都会输出拉刀信号。由手动方式转为其它方式时，会保持手动时状态。 三：通过参数可以选择零位信号的有无当刀库选配无零位信号功能时，设置TO_K=0 。 当刀库选配有零位信号功能时，设置TO_K=1 。 零位信号的位置要和一号刀的数刀信号位置相重合，否则只能设置为TO_K=0 。 四：主轴有无刀的判断 在使用前需提前设定一次，以后不用再次设定（包括断电情况）。D22=0 ，表示无刀； D22=1 ，表示有刀。第一次换完刀后，每次都认为有刀，如果主轴实际出现无刀现象，须将D22=0 重新设定。 五：掉电保持功能 1、正常开关机：上电后，回机床零点后，可以直接使用，能正常换刀。且不出现任何报警。 2、非正常断电：换刀中突然断电，再次重新上电，会产生16 号报警，报警内容为刀库当前刀号与主 轴刀号不一致。直到两者一致时，报警会解除。解决办法为，将D27 中的数值在 MDI 方式中，以 刀号形式输入运行，即可解除报警。例：D27=15。须在 MDI方式中输入 T15,运行。报警就解除 了。首先回零，然后可以正常换刀。 3、当刀库选转到位后，换刀未完成时断电，上电时将D21 设置为 1，即可开始换刀。注：如果是单拨叉刀库换 刀中断电或执行急停、复位操作，有可能出现刀号混乱，应根据实际情况进 行刀库调整。 六：刀具号的查看 在 D27 中能查看到当前刀库的实际在位刀号。 在 D25 中能查看到本次换刀所需换刀步数。 在 D24 中能查看到当前需要换到的目标刀号。 在 D23 中能查看到上一次正确换刀后的刀号。在 D22 中能查看到当前主轴是否有刀。在 D21 中设置是否正常换刀完成。 七：补充说明 1．重新上电或急停后，必须执行手动回零操作，否则执行程序将出现“进给轴未回零”报警。 2．刀库有完善的报警提示信息。 3．手动执行刀库正、反转时，每按一次刀库运转都执行一个刀位，可重复执行。 4．换刀子程序结束后使用绝对坐标编程，请在更换刀具后重新设定编程方式。 ?换刀操作说明一：在换刀子程序中将换刀位置设置好。须根据实际情况设置子程序中的坐标值。（由机床厂家完成）二：根据是否选配零位信号，和零位信号所在的位置，设置TO_K参数。TO_K = 1表示有零位信号。 三：根据主轴是否有刀，在 D22 中进行设定， D22=O 表示无刀， D22=1 表示有刀。如果有刀时，刀库当前
毕业设计（论文）开题报告 1 选题背景及其意义 加工中心是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的自动换刀数控机床，能集中完成多种工序，因而可减少工件装夹、测量和调整时间，减少工件周转、搬运存放时间，使机床的切削利用率高于通用机床3倍～4倍，所以说，加工中心不仅提高了工件的加工精度，而且是数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。 在加工中心中，刀库和机械手组成自动换刀装置（ATC），而自动换刀装置的好坏，将直接影响加工中心的好坏，从目前情况看，加工中心的主机部分基本定型，变化不大，但自动换刀装置种类繁多，五花八门，是最难搞好的部分。它是加工中心的象征，又是加工中心成败的关键环节。因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速、可靠性高的自动换刀装置，以求在激烈的竞争中取得好效益，正因为自动换刀装置是加工中心的核心内容，各厂家都在保密，极少公开有关资料，尤其机械手这部分更是如此。 2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势） 1958年，美国卡尼，特雷克公司首次把铣、钻、镗等多种工序集中于一台数控机床上，通过换刀方式实现连续加工，成为世界上第一台加工中心。该产品出现后，销路惊人，引起了日、德、美、英、法、意等先进工业国家的高度重视，竞相开发生产，不断扩大和完善机床的功能，成为数控机床中发展最快、需求量最大的商品之一。如今，世界上出现了立式、卧式、龙门式、落地式等各种加工中心，据不完全统计，大约有1000多个品种规格。 未来加工中心的发展动向是高速化、进一步提高精度和愈发完善的机能。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，我国的加工中心从70年代开始，已有很大发展，但技术、品种和数量上都还远不能适应我国经济、技术发展的需要。随着我国工业的不断发展，推动了模具制造业、机械加工业的巨大发展，使得数控机床的使用越来越普遍，而加工中心更是以其高自动化程度得到广泛应用。然而，目前市场上生产和销售的都是以大、中型的加工中心为主，小型加工中心几乎是空白，而机械加工业、小型模具的制造、工科院校、技工学校等对小型加工中心存在着大量的需求。为加速我国加工中心的发展，需进一步加强对加工中心的研究、设计、制造和应用。
K1000M4_Cs_EXT斗笠刀库使用说明 K1000M4_Cs_EXT斗笠刀库接口信号 输入信号诊断表 位号 7 6 5 4 3 2 1 0 X0.7: 模拟主轴手动换档信号 X0.5: X轴减速输入信号 X0.4: 4轴分度头输入信号 X0.3: 松拉刀开关信号 X0.2: 复合功能：宏输入，4轴分度头输入信号 X0.1: 复合功能：宏输入，4轴分度头输入信号 X0.0: 复合功能：宏输入，4轴分度头输入信号 位号 7 6 5 4 3 2 1 0 X1.7: G31测量输入信号 X1.6: 负向硬限位 X1.5: Y轴减速输入信号 X1.4: 正向硬限位 X1.3: 宏输入 X1.2: 主轴定位完成输入信号 X1.1: 复合功能：宏输入,转台松开输入信号 X1.0: 复合功能：宏输入,转台夹紧输入信号 位号 7 6 5 4 3 2 1 0
X2.7: 主轴报警信号输入 X2.5: Z轴减速输入信号 X2.4: 急停信号 X2.3: 倍率开关输入信号 X2.2: 倍率开关输入信号 X2.1: 倍率开关输入信号 X2.0: 倍率开关输入信号 位号 7 6 5 4 3 2 1 0 X3.7: 模拟主轴高档位反馈 X3.6: 紧刀到位输入信号 X3.5: 4轴减速输入信号 X3.4：模拟主轴低档位反馈 X3.3：ESP 急停 X3.2: 暂停 X3.1: 启动按钮 X3.0: 程序开关 位号 7 6 5 4 3 2 1 0 X4.7: ESP 急停 X4.6: 附加操作盒选择4轴 X4.5: 附加操作盒选择Z轴 X4.4: 附加操作盒选择Y轴
X4.3: 附加操作盒选择X轴 X4.2: 手轮脉冲当量 X4.1: 手轮脉冲当量 X4.0: 手轮脉冲当量 位号 7 6 5 4 3 2 1 0 X100.7: 模式切换输入信号 X100.6: 松刀到位输入信号 X100.5: 刀库拉回到位输入信号 X100.4: 刀库伸出到位输入信号 X100.3: 数刀输入信号 X100.2: 刀库零位输入信号 X100.1: 刀库手动反转输入信号 X100.0: 刀库手动正转输入信号 输出信号诊断表 位号 7 6 5 4 3 2 1 0 Y0.7: 主轴制动输出 Y0.6: 报警输出 Y0.5: 主轴停止 Y0.4: 润滑油开 Y0.3: 冷却液开输出 Y0.2: 卡盘控制输出 Y0.1: 主轴反转 Y0.0: 主轴正转 位号 7 6 5 4 3 2 1 0
链式、盘式、斗笠刀库 刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等。 一、圆盘式刀库 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。 1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡
板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。 机床关机后刀具记忆清零。 3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。 4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。 )圆盘刀库。如图7.1(b)-(g)所示，存刀量少则6把-8把，多则50把-60把，有多种形式。 图7.1(b)所示刀库，刀具径向布置，占有较大空间，一般置于机床立柱上端。 图7.1(c)所示刀库，刀具轴向布置，常置于主轴侧面，刀库轴心线可垂直放置，也可以水平放置，较多使用。 图7.1(d)所示刀库，刀具为伞状布置，多斜放于立柱上端。 为进一步扩充存刀量，有的机床使用多圈分布刀具的圆盘刀库(图7.1(e))，多层圆盘刀库(图7.1(f))和多排圆盘刀库(图7.1(g))。多排圆盘刀库每排4把刀，可整排更换。后三种刀库形式使用较少
刀库换刀流程和逻辑思 路 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
刀库换刀流程和逻辑思路 ·
乱刀式刀库的换刀流程图 定：1 找刀） ①取刀 ②还刀 ③换刀 KM2主触点、三相异步交流电机M等组成。控制电路中中间继电器KA1与KA2分别控制接触器KM1
和KM2的线圈，控制刀库电机M的正反转和停机制动。实现刀具的选择从而达到精确选刀的目的。 电动刀库电气控制线路图 四、固定式刀库自动换刀装置的PMC控制 PMC控制包括硬件控制和软件控制两方面。 硬件控制包括输入信号的接入和输出信号的控制。下图所示为电动刀库PMC 接线图。在此例应用中，传感器信号分别接在X2.0、X2.1输入端口，而控制正反转接触器KM1、KM2的中间继电器的线圈分别由Y50.1、Y50.2控制。 电动刀库PMC接线图 图6 刀库旋转逻辑梯形图 例如，加工中心在执行M06T1换刀指刀令时的换刀结果是：刀库中的T1刀装放轴。 （1）D SCH功能指令（检索功能） 当CNC读到T1指令代码信号时，将此信号信息送入PMC。当PMC接到寻找新刀具的指令T1后（FT3为“1”）在模拟刀库的刀号数据表中开始T代码数据检索出来存入F26地址单元中。然后将1号刀所在数据表中的序号1存入到检索结果输出地址D100中，同时R10.2为“1”。由于R9091.0为“0”。即断开，所以DSCH功能指令按规定2位BCD码处理数据。 （2）C OIN功能指令（比较指令） 当R10.2为“1”时，地址D100的内容（指令1号）和地址D200（当前刀套数据表序号4）的内容作比较。数据一致时，输出R10.3为“1”，不一致时， R10.3为“0”作为刀库旋转达ROT功能指令的条件。 （3）R OT功能指令（旋转指令）
加工中心刀库种类及特点 加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。 换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。 加工中心刀库分为圆盘式刀库及机械手刀库两种 一、圆盘式刀库 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。 1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号
位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。 机床关机后刀具记忆清零。 3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。 4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。 二、机械手刀库 机械手刀库换刀是随机地址换刀。每个刀套上无编号，它最大的优点是换刀迅速、可靠。 1. 制造成本高。刀库有一个个刀套链式组合起来，机械手换刀的动作有凸轮机构控制，零件的加工比较复杂。装配调试也比较复杂，一般由专业厂家生产，机床制造商一般不自制。 2. 刀号的计数原理。与固定地址选刀一样，它也有基准刀号：1号刀。但我们只能理解为1号刀套，而不是零件程序中的1号刀：T1。系统中有一张刀具表。它有两栏。一栏是刀套号，一栏是对应刀套号的当前程序刀号。假如我们编一个三把刀具的加工程序，刀具的放置起始是1号刀套装T1（1号刀），2号刀套装T2，3号刀套装T3，我们知道当主轴上T1在加工时，T2刀即准备好，换刀后，T1换进2号刀套，同理，在T3加工时，T2就装在3号刀套里。一个循环后，
1：基本概念： 1）当前刀具号 当前刀具号是指被安放在主轴上的刀具被用户自定义的ID号，该号码在同一刀库中是唯一的，用户可以在数控系统刀库刀补功能中选择刀库表进行编辑。 在系统中当前主轴上的刀具号在刀库表0位置，0号位置映射的是B188寄存器，所以当前主轴上的刀号对应的断电寄存器是B188所存的值。 刀具号的最大数值不能大于设定的刀库刀具总数。 刀具号和刀库中的刀套号是一一对应的，所以在斗笠式刀库中只需要填写当前刀具号。 2）当前刀位号 刀位号是指当前刀库停在换刀缺口上的那把刀的刀具号。在旋转刀库找刀的时候需 要该数据进行数值计算。 刀位号对应的断电寄存器是B189。 3）最大刀具数量 最大刀套数量是用来定义刀库的最大容量的数值。该数值由B187断电寄存器设定。4）换刀点（第二参考点） 在换刀过程中取刀和还刀的位置称为换刀点，也就是所谓的机床第二参考点。可以在坐标轴参数中进行设置。 5）抬刀点（第三参考点） 松开刀具以后主轴将抬刀到一个安全的避让位置用以避开刀柄的碰撞，此安全位置称之为抬刀点，也就是所谓的第三参考点。
2：斗笠式刀库换刀基本流程 整个流程分为3步 1）还刀过程：Z轴首先抬刀到第二参考点，主轴定向开始，检查是否到达第二参考点，检查当前刀具号和当前刀位号是否对应，如果不对应首先先将刀库转到当前刀位号位置，刀库进到位，刀具松开，Z轴抬刀到第三参考点。 2）选刀过程：旋转到预选刀刀号所对的刀位号。 3）取刀过程：Z轴到第二参考点，刀具紧刀，回退刀库，取消主轴定向。 斗笠式换刀流程图
3：换刀用户自定义循环G代码程序 IF [#190188 EQ #100111] M99 ENDIF M35 ;换刀开始标记 M32 ;换刀检查 G91G30P2Z0 ;定位到换刀位置 M33 ;第二参考点到位检查 M19 ; 主轴定向开 IF [#190188 NE #190189] M26 ENDIF M23 ; 刀库进 G4P1000 M21 ; 刀具松 G4P1000 G91G30P3Z0 ; Z抬刀 M34 ;第三参考点到位检查 G4P1000 M25 ; 选刀 G4P1000 G91G30P2Z0 ; 定位到换刀位置 M33 G4P1000 M22 ; 刀具紧 M24 ; 刀库退 G4P1000 M20 ; 主轴定向关 M36 ;换刀结束标记 注意： #190188表示的是B188寄存器的值； #100111表示的是R111寄存器的值。 IF [#190188 EQ #100111] G[#1] ; 恢复进循环之前模态值 G[#2] M99 ENDIF 该程序段的意思是当两个寄存器的值相等，则表示当前所选刀与当前主轴上的刀号相同，不进行换刀。
数控机床大作业 数 控 机 床 的 自 动 换 刀 装 置 姓名： 学号： 班级：
数控机床的自动换刀装置 作者：刘伟杰 摘要 数控机床集中应用了计算机技术，电子技术，自动控制技术，传感测量，机械制造，等先进技术，是典型的机电一体化产品。它的发展和应用开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式，产业结构，管理形式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化，促进了其他行业的生成和飞速发展。刀具及自动换刀装置对加工时间有着重要的影响，自动换刀的快慢又影响了加工的时间，刀库的容量决定了刀具的数量，进而影响换刀时间和加工时间。本文主要讲述数控机床的自动换刀机构。 关键词：发展趋势机构自动换刀刀库 中图分类号：TH 文献标识码：B
1.刀库 刀库是自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影响。刀库的刀具定位机构是用来保证要更换的每一把刀具准确的停在换到位置上。采用电动机或液压系统为刀库提供动力。根据刀库所需要的容量和取刀方式，可以将刀库设计成多种形式。 1.1刀库的类型 刀库的功能是储存加工工序所需要的各种刀具，并按指令将要用的刀具准确的送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。根据需求，刀库类型有多种（1）盘式刀具在盘式刀库结构中，刀具可以沿主轴轴向、径向、斜向安放，刀具轴向安装的结构最为紧凑。在刀库容量较大时，可采用弹仓式结构，目前大量的刀库安装在机床立柱的顶面或侧面，也可安装在单独的基地上。盘式刀库分径向、轴向两种取刀方式，其刀座结构不同。此种刀库结构简单，适用于刀库容量较少的情况。 （2）链式刀库刀具容量比盘式的大，结构也比较灵活和紧凑，常为轴向换刀。可将换刀位置刀座突出以利于换刀。另外还可以采用加长连带方式加大刀库的容量，也可采用折叠回绕的方式提高空间利用率，在要求刀量容量很大时可以采用多条链带的结构。 （3）格子盒式刀具固定型格子盒式刀库。刀具分几排直线排列，由纵、横向移动的取刀机械手完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，由换刀机械手交换刀具，此刀具空间利用高，刀库容量大。 1.2刀库的容量 刀库的容量首先要考虑加工工艺的分析需要。一般情况下，并不是刀库中的刀具越多越好，太的容量会增加刀库的尺寸和占地面积，使选刀过程时间增长。如果从完成工件的全部加工所需要的刀具数目统计，所得结果是80%的工件完成加工任务所需的刀具数目在40种以下，所以一般的中小型立式加工中心配14--30把刀具的刀库就能够满足70%--95%的工件加工需要。 1.3刀库的转位 刀库转位机构由伺服电动机通过消隙齿轮带动蜗杆，通过涡轮使刀库转动。
刀库换刀流程和逻辑思路
· 固定式刀库的换刀流程图 固定式刀库换刀过程分解： 固定式刀库换刀动作可分为三个，即取刀、还刀和换刀。由于采用固定刀位管理方式，刀具的交换实际上是还刀和取刀这两个动作。（斗笠式刀库控制约定：1．斗笠式刀库采用固定刀位，即刀套号就是刀具号；2．取刀时，刀库就近找刀） ①取刀 现状：主轴上无刀具 编程：M06 T* 刀库动作描述： ②还刀 现状：主轴上有刀具 编程：M06 T0 刀库动作描述： ③换刀 现状：主轴上有刀具 编程：M06 T* 刀库动作描述：刀具交换的过程，就是还刀加上取刀的过程。 固定式刀库自动换刀装置电气控制 电气控制电路包括接强电电路和PMC控制电路两部分。 下图所示为接触器控制电路。主电路由空气开关QF、KM1主触点、KM2主触点、三相异步交流电机M等组成。控制电路中中间继电器KA1与KA2分别控制接触器KM1和KM2的线圈，控制刀库电机M的正反转和停机制动。实现刀
具的选择从而达到精确选刀的目的。 电动刀库电气控制线路图 四、固定式刀库自动换刀装置的PMC控制 PMC控制包括硬件控制和软件控制两方面。 硬件控制包括输入信号的接入和输出信号的控制。下图所示为电动刀库PMC接线图。在此例应用中，传感器信号分别接在、输入端口，而控制正反转接触器KM1、KM2的中间继电器的线圈分别由、控制。 电动刀库PMC接线图 图6 刀库旋转逻辑梯形图 例如，加工中心在执行M06T1换刀指刀令时的换刀结果是：刀库中的T1刀装放轴。 （1）D SCH功能指令（检索功能） 当CNC读到T1指令代码信号时，将此信号信息送入PMC。当PMC接到寻找新刀具的指令T1后（FT3为“1”）在模拟刀库的刀号数据表中开始T代码数据检索出来存入F26地址单元中。然后将1号刀所在数据表中的序号1存入到检索结果输出地址D100中，同时为“1”。由于为“0”。即断开，所以DSCH功能指令按规定2位BCD码处理数据。 （2）C OIN功能指令（比较指令） 当为“1”时，地址D100的内容（指令1号）和地址D200（当前刀套数据表序号4）的内容作比较。数据一致时，输出为“1”，不一致时，为“0”作为刀库旋转达ROT功能指令的条件。 （3）R OT功能指令（旋转指令）
摘要：加工中心可将铣、镗、钻、铰、攻螺纹等多项功能集于一身，大大提高了生产效率。换刀装置（ATC）是加工中心的重要组成部分，也是加工中心故障率最高的部分，约有50%的机床故障与换刀装置有关。斗笠式刀库是加工中心比较常见的一种换刀装置，在本文中，我结合自己的工作经验，对斗笠式刀库的动作过程及换刀过程中容易出现的故障进行了简要的分析和说明。 关键词：加工中心ATC 斗笠式刀库动作过程故障分析 0 引言 加工中心的一个很大优势在于它有ATC装置，使加工变得更具有柔性化。加工中心常用的刀库有斗笠式、凸轮式、链条式等，其中斗笠式刀库由于其形状像个大斗笠而得名，一般存储刀具数量不能太多，10~24把刀具为宜，具有体积小、安装方便等特点，在立式加工中心中应用较多。 1 斗笠式刀库的动作过程 斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴平行移动，首先，取下主轴上原有刀具，当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具；其次主轴安装新刀具，这时刀库转动，当目标刀具对正主轴正下方时，主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，刀具夹紧后，刀库退回原来的位置，换刀结束。刀库具体动作过程如下： 1.1 刀库处于正常状态，此时刀库停留在远离主轴中心的位置。此位置一般安装有信号传感器（为了方便理解，定义为A），传感器Ａ发送信号输送到数控机床的PLC中，对刀库状态进行确认。 1.2 数控系统对指令的目标刀具号和当前主轴的刀具号进行分析。如果目标刀具号和当前主轴刀具号一致，直接发出换刀完成信号。如果目标刀具号和当前主轴刀具号不一致，启动换刀程序，进入下一步。 1.3 主轴沿Z方向移动到安全位置。一般安全位置定义为Z轴的第一参考点位置，同时主轴完成定位动作，并保持定位状态；主轴定位常常通过检测主轴所带的位置编码器一转信号来完成。 1.4 刀库平行向主轴位置移动。刀库刀具中心和主轴中心线在一条直线上时为换刀位置，位置到达通过信号传感器（B）反馈信号到数控系统PLC进行确认。 1.5 主轴向下移动到刀具交换位置。一般刀具交换位置定义为Ｚ轴的第二参考点，在此位置将当前主轴上的刀具还回到刀库中。 1.6 刀库抓刀确认后，主轴吹气松刀。机床在主轴部分安装松刀确认传感器（C），数控机床PLC接收到传感器Ｃ发送的反馈信号后，确认本步动作执行完成，允许下一步动作开始。 1.7 主轴抬起到Ｚ轴第一参考点位置。此操作目的是防止刀库转动时，刀库和主轴发生干涉。 1.8 刀库旋转使能。数控系统发出刀库电机正/反转启动信号，启动刀库电机的转动，找到指令要求更换的目标刀具，并使此刀具位置的中心与主轴中心在一条直线上。 1.9 主轴沿下移到Z轴的第二参考点位置，进行抓刀动作。 1.10 主轴刀具加紧。加紧传感器（D）发出确认信号。 1.11 刀库向远离主轴中心位置侧平移，直到PLC接收到传感器A发出的反馈确认信号。 1.12 主轴定位解除，换刀操作完成。 刀库仅有以上四个传感器是不够的，为了保证数控机床的安全，保证刀库的换刀顺利完成，在斗笠式刀库中一般还安装刀库转动到位确认传感器（E），保证刀库转动停止时，刀具中心线位置和主轴中心线在一条直线上。
第30卷第3期2009年3月 煤矿机械 Coa lM ine Mach i n er y Vo.l30No.3 M ar.2009加工中心斗笠式刀库换刀装置设计 张宇1,夏晓平2 (1.常州工学院,江苏常州213002;2.常州工程职业技术学院,江苏常州213003) 摘要:加工中心斗笠式刀库由刀库横移装置、刀库分度选刀装置以及主轴上的刀具自动装卸机构组成。横移装置使刀库以直线运动的方式,从起始位置运动到换刀点进行换刀。在运动过程中速度表现为正弦曲线的运动规律,减小了刀库的运动冲击,保证刀库准确定位,满足换刀的技术指标要求。刀库分度装置采用电机驱动,定位法兰每回转一圈,分度盘反向转过一个刀位,从而使刀库轮毂得到周期性间歇运动,起到刀库的转位分度作用。其分度槽槽数(容刀量)越多,刀库转位越平稳,另一方面,槽数的增加会导致刀库尺寸的增加。因此,正确合理地选择刀库容量就显得尤为重要。 关键词:刀库;横移装置;容刀量;分度盘;定位法兰;运动分析 中图分类号:T G659文献标志码:B文章编号:1003-0794(2009)03-0100-03 Desi gni ng of ToolChanger i n Ba mboo Hat ATC ofM ac hi ne Ce ntre ZHANG Yu1,X IA X i a o-p i ng2 (1.Changzhou Instit ute Technol ogy,Changz hou213002,Ch i na; 2.Changzhou Institute of Engi neer i ng Technol ogy,Changzhou213003,Ch i na) Abstr act:The ba mboo hatATC ofmachine centre is made up of the horizonta lmoving device,d i v iding device and cla mping&re leasi n g tool device i n t h e sp i n dle.The ATC moves i n a li n e on t w o col u mn slide way,f ro m start point to end poi n t to fi n ish changi n g tools.The moving speed of ATC obeys si n usoida l rule,wh ich reduces shocks i n the ATC move men.t It ensures a accurate position i n g of the ATC,and met the tool changi n g requ ire men.t The divi d i n g device is divi d ed by divi d i n g motor.D ivi d i n g d isk rotates one tool roo m wh ile positi o n flange rotates one c ircle.It makes tool whee l gai n a period ical i n ter m ittent rotati n g action,and the ATC gai n s a divi d i n g action.The more divi d i n g slo,t the more stably ATC ro2 tates.O ther w ise,the i n cre ment of slots leads to i n cre ment of size of ATC.So it is very i m portant to ex2 actl y select the tools capac ity ofATC. K ey w ords:ATC;horiz ontal movi n g device;tools capacity;divi d ing disk;positi o n flange;acti o n ana2 l y ze 0引言 加工中心换刀方式一般可以分为有机械手换刀和无机械手的换刀,有机械手换刀方式的刀库一般为链式,无机械手换刀方式的刀库一般为盘式。无机械手换刀方式一般适用于立式加工中心,原因是它运动集中,运动部件少,但受立式加工中心机床尺寸大小的限制,刀库鼓轮盘尺寸一般不宜太大,即刀库的容量不能太大。斗笠式刀库,结构上为盘式刀库,换刀方式属于无机械手换刀系统。 斗笠式刀库换刀步骤:(1)刀库横移装置移动到主轴箱可以达到的位置;(2)刀库分度装置进行选刀,通过精准地分度、定位,把下个工序所需的刀具送到指定位置;(3)主轴上的自动装卸机构准确取刀、送刀。所以横移装置和分度装置是斗笠式刀库的重要组成部件。 1斗笠式刀库装置设计 (1)斗笠式刀库横移装置设计 刀库的横移装置是在进行换刀的整个过程中,刀库从远离主轴的位置直线移动到主轴轴线位置,以实现换刀。该机构运动的动力部件是刀库电动机,电机轴实现旋转运动,使刀库实现直线移动。 斗笠式刀库横移装置由2根圆柱导轨(滑杆)支撑,每根圆柱导轨由2个支架固定在连接板上,连接板固定在机床立柱上,实现刀库与机床立柱的连接。整个刀库可以在2根圆柱导轨上滑动,实现刀库前后运动,以完成抓刀和返回动作。而刀库前后运动的原动力是由电机通过拨杆和滑块实现的(见图1)。 当加工中心进行零件加工的时候,刀库远离主轴,停留在最左边极限位置1,即刀库处于原位。收到换刀指令后,电机通过电机轴逆时针方向旋转带动拨杆转动(拨杆上带有滑块),滑块与拨杆联接,跟随拨杆回绕电机轴旋转,滑座上开有滑槽,滑块在滑槽中上下移动,带动滑座(即刀库)向右移动,从而使刀库运动到右极限位置2,到达换刀位置,等待取刀及放刀电机轴顺时针方向旋转时使刀库返回。