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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。
要实现自动换刀功能主要就是做长度补偿值，因为半径补偿值在软件编程时已经自动加入了。
本文以云南机床厂的加工中心为例，系统为西门子802C。
一、装刀例如要装入T01、T02两把刀 1. 刀库先回零：按下回零键，再按启动按钮即可，此步骤也可不执行。
手动输入： T01 TL（有的机床不需换行也能执行） TL 为此机床自带的换刀宏程序，,不同的机床此宏程序可能名称不同，用法也不同。
在主轴上装入要使用的一号刀，此时即为T01。
2.以T01来做基准刀具，直接对刀到工件坐标系（以G54为例）Z=0,输入到G54的Z值中，此刀的长度补偿值要为0。
3.手动输入“T02 回车TL”，此时T01入库，主轴上装入二号刀，即为T02；对刀到Z=0，注意偏移值（即对刀时不能到达工件坐标系G54的Z向零点而做的偏移，如有对刀仪或偏置块时）。
4.在参数设置中找到2号刀，选择对刀(默认是
D1，在偏移处输入偏移值（为正值），零点G处输入54，按计算即可算出T02的长度补偿值D1了。
二、程序刀具号后面应加入零点偏移，如G54， UG软件中，设置刀具参数时补偿寄存器一项填入数字1就输出D1，输入2就输出D2；
刀补D0必须取消，因为要使用刀补,默认D1不必显示，若刀补为D2时,必须应在程序中加入D2。
格式大致如下： %_N_101_MPF TO1 TL G40 G17 G71 G90
G54 ...... TO2 TL G40 G17 G71 G90 G54 ...... TO3 TL G40 G17 G71 G90 G54 ...... M9 M30 %。
第一章绪论1.1 数控设备的发展历史>第一代数控系统：1952年至1959年，采川电子管元件。
>第二代数控系统：1959年开始，采刖晶体管元件。
>第三代数控系统：1965年开始，采川集成电路。
>第四代数控系统：1970年开始，采刖人规模集成电路及小型通用计算机。
>第五代数控系统：1974年开始，采用微处理机和微型计算机。
1.2 自动换刀系统的意义从换刀系统发展的历史米看，1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期也研制成功了“APT”（刀具程序控制装置）。
1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。
1967年出现了FMS（柔性制造系统）。
1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。
1.1.1 加工中心加工中心机床的出现，加之CAD技术、信息技术、网络控制技术以及系统工程学的发展，为单机数控自动化向计算机控制的多机制造系统自动化方向发展，创造了必要的条件．计算机群控系统即直接数控(Direct NC-DNC)系统，就是这一发展趋向的具体体观。
DNC系统使用一台较大的计算机，控制与管理多台数控机床和数控加工中心，能进行多品种、多工序的加工。
加工中心机床配备有装载多把刀具的刀具库，有自动更换刀具的功能，一次装夹中可以完成钻、镗、铣、铰等工序，特别适用于箱体类零件的多面、多工序加工。
它能完成车削加工的同时，兼有铣、镗、钻孔、攻丝等功能。
1.1.2 柔性制造单元柔性制造单元(FMC)是由中心控制计算机、加工中心与自动交换工件(AWC，APC)装置所组成。
工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工，使得加工的柔性（可编程性）、加工精度和生产效率更高。
在柔性制造单元中，中心控制计算机负责作业调度、自动检测与工况自动监控等功能。
工件装在自动交换工件装置（工作台）上在中心控制计算机控制下传送到加工中心上加工；加工中心接收中心控制计算机传送来的数控程序进行加工，并将工况数据送中心控制计算机处理，如工件尺寸自动检测和补偿，刀具损坏和寿命躲控等。
自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。
带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀方法。
换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准的刀柄上，在机外进行尺寸预调整之后，按一定的方式放入刀库，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。
在进行刀具交换之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。
存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装到机床以外。
1、刀库的种类刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中的主要部件之一。
根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成不同类型。
常见的几种刀库的形式有哪些。
(1)直线刀库，刀具在刀库中直线排列、结构简单，存放刀具数量有限(一般8把-12把)，较少使用。
(2)圆盘刀库。
，存刀量少则6把-8把，多则50把-60把，有多种形式。
刀具径向布置，占有较大空间，一般置于机床立柱上端。
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。
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，多层圆盘刀库)和多排圆盘刀库。
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。
(3)链式刀库。
链式刀库是较常使用的形式，常用的有单排链式刀库和加长链条的链式刀库。
(4)其他刀库。
格子箱式刀库，，刀库容量较大。
单面式，多面式。
2、换刀方式数控机床的自动换刀装置中，实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
(1)无机械手换刀。
必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长。
(2)机械手换刀。
采用机械手进行刀具交换的方式应用得最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。
---- 辦晶wVr# --------加工中心刀库调试方法前言：我司常用的加工中心的刀库分为两大类： 斗笠刀库常用的两种：1、气动式；2、电动式刀臂检测没有问题后，再把 三段式校刀器 A 件、B 件分别装在主轴和刀臂上，用 位置。
三段式校刀器A 件B 件C 件1、圆盘刀库, 也叫刀臂式刀库；2、斗笠刀库。
刀库圆盘刀库气动式 斗笠刀库电动式、圆盘刀库的调试1、检查刀臂的平直度将百分表固定在主轴上，检测刀臂两端是否平直, 如果不平直则必须校正或通知刀库厂家处理。
（平直度在0.10mm C 件的松紧度作为参照来调整刀库2、大体校正刀库位置将刀臂摆到扣刀位置（即在主轴下面，注意观察位置是否已经到位：刀臂将有一段时间保持固定不动，就可以确认已到达扣刀位置），大体校正刀臂和主轴中心孔的位置。
3、调整刀库的水平度把百分表固定在工作台上，通过支架和刀库的调整块来校正刀臂前后、左右的水平度（水平度在0.15mm以内）4、准确校正刀库位置准确校正校正好刀臂和主轴中心孔的位置标准的位置应当是，C件可以轻松通过E件而进入A件的内孔。
注意：刀臂位置相对主轴要往前0.1mm-0.2mm，坚决不能往后，否则换刀时刀臂容易将主轴打坏。
5、再检查刀库水平度校正好刀臂和主轴中心孔的位置后，再检查刀臂前后、左右的水平度。
若水平度超差，则需要重新校正，如此重复第3和第4步，直到符合要求（水平度在0.15mm以内）。
6、检查刀盘电机和刀臂电机的旋转方向检查刀盘和刀臂的旋转方向是否正确。
刀盘正转正确的方向应当是刀套号在递增；刀臂正确的旋转方向应当是刀臂的缺口往前走（注意：刀臂没有反转）。
刀臂的正确旋转方向刀盘正转8检查刀套信号 用手按动刀套上下的电磁阀，检查刀套上检测到位、下检测到位的信号是否正确。
三菱系统：X20A （刀套上到位检测信号），X209 （刀套下到位检查信号） 发那科系统：X8.5 （刀套上到位检测信号），X8.6 （刀套下到位检查信号）9、检查刀臂信号用扳手旋转刀臂电机尾端，检查刀臂刹车信号、扣刀信号是否正确。
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。
（ 3）活塞杆推动机械手伸出，从主轴和刀库上取出刀具。
（ 4）机械手回转180 °，交换刀具位置。
（ 5）将更换后的刀具装入主轴和刀库，主轴气缸缩回，卡爪卡紧刀柄上的拉钉。
（ 6）机械手放开主轴和刀库上的刀具后复位。
对机械手平行布置的加工中心来说，刀库的刀袋还需要再作 90 o的翻转，将刀具翻转至与刀库中刀具平行的角度方位。
（ 7）限位开关发出“换刀完毕”的信号，主轴自由，可以开始加工或其它程序动作。
主轴移动式换刀装置的换刀动作见图 11-5 。
其换刀动作分解如下：图 11-5 主轴移动式换刀过程（ 1）主轴准停，主轴箱沿 Y 轴上升。
这时刀库上刀位的空挡正对着交换位置，装卡刀具的卡爪打开。
如图 11-5 （ a ）所示。
（ 2）主轴箱上升到极限位置，被更换的刀具刀杆进入刀库空刀位，即被刀具定位卡爪钳住，与此同时，主轴内刀杆自动夹紧装置放松刀具。
如图 11-5 （ b ）所示。
（ 3）刀库伸出，从主轴锥孔中将刀拔出。
如图 11-5 （ c ）所示。
（ 4）刀库转位，按照程序指令要求，将选好的刀具转到最下面的位置，同时，压缩空气将主轴锥孔吹净。
如图 11-5 （ d ）所示。
（ 5）刀库退回，同时将新刀插入主轴锥孔，主轴内刀具夹紧装置将刀杆拉紧。
如图11-5（e）（ 6）主轴下降到加工位置、启动，开始下一步的加工。
如图 11-5 （ f ）所示。
3 ．自动换刀的编程加工中心的编程和数控铣床编程的不同之处，主要在于增加了用 M06 、 M19 和 Txx 进行自动换刀的功能指令，其它都没有多大的区别。
M06--- 自动换刀指令。
本指令将驱动机械手进行换刀动作，不包括刀库转动的选刀动作。
M19--- 主轴准停。
本指令将使主轴定向停止，确保主轴停止的方位和装刀标记方位一致。
在大部分加工中心系统中， M19 包含在 M06 中，因此不需要另外给定。
对于不用机械手换刀的斗笠式刀库和主轴移动式换刀的立、卧式加工中心而言，其在进行换刀动作之时，是先取下主轴上的刀具，再进行刀库转位的选刀动作，然后再换上新的刀具。
其选刀动作和换刀动作无法分开进行，故编程上一般用“ Txx M06 ”的形式，不能分离使用。
而对于采用机械手换刀的加工中心来说，可以合理地安排选刀和换刀的指令的书写位置和格式。
在对加工中心进行换刀动作的编程安排时，应考虑如下问题：（ 1 ）换刀动作必须在主轴停转的条件下进行。
（ 2 ）换刀点的位置应根据所用机床的要求安排，有的机床要求必须将换刀位置安排在参考点处或至少应让 Z 轴方向返回参考点，这时就要使用 G28 指令。
有的机床则允许用参数设定第二参考点作为换刀位置，这时就可在换刀程序前安排 G30 指令。
无论如何，换刀点的位置应远离工件及夹具，应保证有足够的换刀空间。
（ 3 ）为了节省自动换刀时间，提高加工效率，应将选刀动作与机床加工动作在时间上重合起来。
比如可将选刀动作指令安排在换刀前的回参考点移动过程中，如果返回参考点所用的时间小于选刀动作时间，则应将选刀动作安排在换刀前的耗时较长的加工程序段中。
（ 5 ）换刀完毕后，不要忘记安排重新启动主轴的指令，否则加工将无法持续。
（ 6 ） M06 涉及的动作较多，一般通过 PLC 对此指令进行设计控制，不同的系统设计其动作连锁要求也不尽相同，因此参详系统编程或使用说明书是非常重要的。
图 11-6 换刀编程图例4 ．编程实例如图 11-6 所示零件，分别用?40 的端面铣刀铣上表面，用?20 的立铣刀铣四侧面和 A 、 B 面，用 ?6 的钻头钻 6 个小孔， ?12 的钻头钻中间的两个大孔。
以毛坯中心离上表面 -15mm 处为 G54 的原点，各刀具长度和刀具直径分别设定在 H01~H04 、 D01~D04 中。
编程如下：四、实训仪器及设备＜ 1 ＞台湾丽伟 V-60 立式加工中心 1 台＜ 2 ＞ 120x100x20 金属板料 1 块＜ 3 ＞基本装夹工具、刀具 1 套 ?五、实训内容及步骤＜ 1 ＞丽伟 V-60 立式加工中心的操作使用＜ 2 ＞加工中心刀具的装夹＜ 3 ＞自动换刀程序调试与运行1 ．丽伟 V-60 立式加工中心使用简介1 ）数控操作面板丽伟 V-60 立式加工中心使用 FANUC-18M 数控系统，如图 11-7 所示。
其数控操作面板的键位功能和布局与实训 4 中介绍的 FANUC-0i 系统面板相同，只是功能键采用了图形化标志。
其对应关系见表。
2 ）手动操作面板手动操作面板大多是英文键名，第一行是选择操作方式的开关，有以下几种方式。
① 自动（ AUTO ）存储运转方式（或称自动加工）② 编辑（ EDIT ）编缉方式③ MDI MDI 手动数据输入方式④ 回零（ HOME ）回参考点操作方式选择⑤ 手动（ JOG ）手动连续进给方式⑥⑦ 手轮增量（ INC JOG/MPG ）手轮增量进给方式⑧ HOME START 回参考点执行方式⑨ 示教（ TEACH）示教方式在 OPERATION SELECT （功能选择键区），有如下功能设置SINGL BLOCK 单段运行方式BLOCK DELET 选择跳段功能OTP STOP 选择暂停功能DRY RUN 空运行检查方式PRG TEST 程序校验方式AXIS INHIBT 全轴锁定Z CANCL Z 轴锁定另外，还有 SPEED/MULTIPLY （速度倍率修调）、 AXIS/DIRECTION （轴方向选择）等键区。
其中主要英文键名的含义是： CYCLE START （循环启动）、 CYCLE STOP （进给保持）、 SPDL DEC （主轴转速递减）、 SPDL INC （主轴转速递增）、 SPDL CCW （主轴正转）、 SPDL CW （主轴反转）、 CLNT AUTO （切削液自动模式）、 CLNT ON （切削液手动模式）。
右侧是进给速度修调旋钮和急停按钮。
下面板左侧为快速进给倍率修调旋钮和手动松 / 紧刀气阀控制的按钮开关。
其右侧为手轮（即手摇脉冲发生器），再右侧键区有 ATC 刀库手动正、反转按钮，排屑器按钮和超程解除按钮等。
3 ）基本操作特点丽伟 V-60 加工中心的基本操作方法可参考 XH713A 。
其操作不同点主要如下：（ 1 ）．手动回参考点先选择回零模式（ HOME ），然后选择需要回零的坐标轴 -X 、 +Y 、 +Z ，再按回零执行（ HOME START ）按钮，则 Z 轴将先向参考点方向移动，一直至回零指示灯亮，然后 X 、 Y 轴再自动返回参考点至灯亮。
（ 2 ）．手轮操作先选择 MPG 手轮控制方式，再选择要移动的轴和增量倍率，然后旋动手轮，右旋为正向移动，左旋为负向移动。
2 ．加工中心刀具的装夹1 ）．刀具组成加工中心常用 TSG 刀具系统，其刀具一般由拉钉、刀柄、夹头和刀具等组成。
采用 ER 弹簧夹头（筒夹）夹持形式的刀具装夹如图 11-8 所示。
2 ）．加工中心上的刀具安装先选择 JOG 或 MPG 操作模式，然后一边按下手动松 / 紧刀气阀控制的按钮，一边将刀具安装到主轴刀套中，然后松开手动松 / 紧刀气阀控制的按钮即可。
卸刀操作也是一样，在 JOG 或MPG 模式下，待主轴停稳后，一手抓住刀具，一手按压手动松 / 紧刀气阀控制的按钮，取下刀具后即松开手动松 / 紧刀气阀控制的按钮。
如果需要将刀具预装到刀库中作为 T1 ，可用 MDI 先执行“ G91G28Z0 ； T1M6 ；”，然后将 T1 刀具安装到主轴上，再执行“ G91G28Z0 ； T2M6 ；”，接着将 T2 刀具安装到主轴上，如此接续，即可将多把刀具分别装入到刀库内对应的刀袋中。
3 ．自动换刀程序的调试运行参照 XH713A FANUC 系统的操作方法，将前述实例中的程序输入到数控系统中，然后装夹好工件，对刀并调试运行该程序，调试通过后进行切削加工。
六、注意事项：（ 1 ）丽伟V-60加工中心换刀前 Z 轴必须先回参考点。
主轴准停包含在换刀指令的动作中。
（ 2 ）在手动装卸刀具时一定要注意按钮的操作方法，以免操作错误导致刀具掉下摔坏。
（ 3 ）通常情况下出现的超程报警是由于坐标计数超出系统内设的软极限值而引起的，此时反向移动坐标轴即可解除；但当临近行程极限时还以较快的速率继续运动，将会出现行程开关碰触极限挡块的硬超程现象，此时必须先按住“超程解除”按钮，再进行反向轴移动来解除，解除硬超程后必须重新进行回参考点的操作。
