斗笠式刀库的动作过程

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。

（1）还刀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。

（2）抓刀刀库转动，当目标刀具位于主轴正下方时，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。

斗笠式刀库换刀过程动作图PMC和NC程序的配合PMC在整个换刀过程中主要控制刀库的正反转、刀库的前进后退、松刀紧刀阀动作。

NC程序控制主轴的上升和下降、主轴定位。

N19 M99:9001 (参数6071)N1 IF[#1000EQ1]GOTO19 (T CODE=SP TOOL) T代码等于主轴刀号，结束N2 #199=#4003 ( G90/G91 MODLE)N3 #198=#4006 (G20/21 MDOLE) 保留之前的模态信息N4 IF[#1002EQ1]GOTO7 ( SP TOOL=0) 主轴无刀，直接抓刀N5 G21G91G30P2Z0M19 回第2参考点，M19定向，准备还刀N6 GOTO8N7 G21G91G28Z0M19 回第1参考点，M19定向，准备抓刀N8 M50 刀库准备好（使能）N9 M52 刀库靠近主轴N10 M53 松刀吹气N11 G91G28Z0 回第一参考点N12 IF[#1001EQ1]GOTO15 (T CODE=0) 如果指令T0，则无需抓刀N13 M54 刀盘旋转G04X3.0N14 G91G30P2Z0 回第二参考点N15 M55 刀具卡紧N16 M56 刀盘远离主轴N17 M51 旋转结束N18 G#199G#198 恢复模态M代码含义M50刀库旋转使能M51刀库旋转结束M52刀库向右（靠近主轴）M53松刀，吹气M54刀盘旋转M55刀具夹紧M56刀盘向左（远离主轴）宏变量定义宏程序中，利用#1000-#2000宏变量对应PMC信号G54的相应位，可直接和PMC 进行联系，极大的方便了处理。

斗笠式刀库换刀过程的控制张 楠,李 强,秦建国(内蒙古工业大学机械学院,内蒙古呼和浩特 010062)摘 要:介绍了南京四开SKY2001系统的NC程序与PLC相配合能方便地控制刀库动作、轴移动和主轴松夹等动作,从而实现斗笠式刀库的换刀过程的完整控制。

关键词:PLC;刀库;换刀过程;轴的控制中图分类号:TG723 文献标识码:B 文章编号:1671-5276(2006)04-0106-02On the Control of C loak s Knives StoreroomZHANG Nan,LI Qiang,Q IN Jian-guo(Inner Mongolia University of Technology,NM Huhehaote010062,China)Abstract:The paper introduces the NC program of Nanjing SKY2001.T he program,cooperated w ith the PLC (programmable logical controller),can easily control the knives storeroom action,axis shift and principal ax is loosening and clamping.T hus realizing the full control of ex chang ing knives.Key words:PLC;knives storeroom;the process of exchanging knives;axis control0 前言加工中心是为了满足产品的批量生产,通过自动更换不同的刀具在一次装夹中完成相应工序的全部加工,因此大大提高了加工效率。

加工中心是通过自动换刀系统实现刀具的自动换取的,根据刀库选取的不同,换刀系统的控制方式也不同。

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。

③刀柄标准为BT30。

④刀库在圆导轨上滑动，以减小摩擦。

2、电器控制系统①额定输入电压：三相四线380v②额定输入频率：50Hz③额定输入电流：不大于60A④三相异步电动机带动刀盘的转动⑤接近开关检测目的刀具位置⑥工作环境温度：0 ºC~55 ºC3、控制系统①气缸推动刀库移动到主轴位置，打刀缸完成主轴的装刀卸刀。

加工中心是拥有刀库和自动换刀装置的数控加工设备。

刀库的种类有很多种，换刀的方法及换刀指令的编写和执行也各不相同。

下面，就为大家总结一下几种常见刀库的换刀方式及其指令。

斗笠式刀库的换刀:斗笠式刀库大多采用固定地址换刀方式，刀具号与刀座号存在一一对应的关系。

斗笠式刀库的换刀动作是依靠刀库的横向移动与主轴的上下移动来实现的，这种方式简称为主轴换刀方式。

由于没有换刀机械手，所以选刀动作不能在换刀动作之前预选，而是将换刀指令与选刀指令编写在同一个程序段中，其指令格式为M06 TXX。

执行这个指令时，刀库首先找到指令中主轴上需要换下的刀号所对应的刀座，并将其转到换刀位置，使主轴上的刀具换回到刀座中。

接下来，刀库再找到指令中需要换上的刀具，将其转到换刀位置，并换上主轴。

因为不能预选刀具，这个指令如果将Tx x放在M06之前就是无效的，最终选刀的动作还是在执行M06时执行，如果M06后面没有Tx x，系统就会报错。

圆盘式和链式刀库的换刀:圆盘式刀库和链式刀库一般会采用随机地址的换刀方式，刀具号与刀座号并不是一一对应，而是随机的，但数控系统能够记忆其对应关系。

圆盘式和链式刀库采用机械手进行换刀，换刀前可以对新换上的刀具进行预选。

刀具指令Tx x控制刀库旋转，并将选中的刀具转至换刀工作位置，而换刀指令M06控制换刀机械手的动作，实现主轴刀具与刀库换刀位置处新旧两把刀具的交换。

圆盘式和链式刀库的选刀指令与换刀指令可以编写在同一个程序段，也可以分在不同程序段编写，因此选刀与换刀动作也可以一起执行或分开执行，其指令格式为TXXM06。

执行这个指令时，刀库首先将指令中要换上的刀具转到换刀位置，然后机械手将刀库刀具与主轴刀具交换。

了解了以上两种换刀方式，我们可以对比一下哪种更好。

结果显而易见，第二种换刀方法将选刀动作与加工动作重叠在一起，这样换刀时就不必选刀而直接换刀，使加工效率得到了提高。

不同机床厂家的不同规定:不同的机床生产厂家对于换刀方法、换刀指令及其执行方式也有不同的规定。

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。

（1）还刀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。

（2）抓刀刀库转动，当目标刀具位于主轴正下方时，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。

斗笠式刀库换刀过程动作图PMC和NC程序的配合PMC在整个换刀过程中主要控制刀库的正反转、刀库的前进后退、松刀紧刀阀动作。

NC程序控制主轴的上升和下降、主轴定位。

N19 M99:9001 (参数6071)N1 IF[#1000EQ1]GOTO19 (T CODE=SP TOOL) T代码等于主轴刀号，结束N2 #199=#4003 ( G90/G91 MODLE)N3 #198=#4006 (G20/21 MDOLE) 保留之前的模态信息N4 IF[#1002EQ1]GOTO7 ( SP TOOL=0) 主轴无刀，直接抓刀N5 G21G91G30P2Z0M19 回第2参考点，M19定向，准备还刀N6 GOTO8N7 G21G91G28Z0M19 回第1参考点，M19定向，准备抓刀N8 M50 刀库准备好（使能）N9 M52 刀库靠近主轴N10 M53 松刀吹气N11 G91G28Z0 回第一参考点N12 IF[#1001EQ1]GOTO15 (T CODE=0) 如果指令T0，则无需抓刀N13 M54 刀盘旋转G04X3.0N14 G91G30P2Z0 回第二参考点N15 M55 刀具卡紧N16 M56 刀盘远离主轴N17 M51 旋转结束N18 G#199G#198 恢复模态M代码含义M50刀库旋转使能M51刀库旋转结束M52刀库向右（靠近主轴）M53松刀，吹气M54刀盘旋转M55刀具夹紧M56刀盘向左（远离主轴）宏变量定义宏程序中，利用#1000-#2000宏变量对应PMC信号G54的相应位，可直接和PMC 进行联系，极大的方便了处理。

斗笠刀库工作原理
斗笠刀库工作原理是依靠机械装置和技术控制，将刀具储存于一个特定的仓库中，并能够根据需求自动取出和放回刀具。

以下是斗笠刀库工作的一般流程：
1. 刀具放置：将刀具按照一定规则摆放在仓库的刀位中，每个刀位通常配备一个特定的位置编码，以便于控制系统识别。

2. 刀具识别：使用传感器或扫描仪识别刀位上的刀具类型和编号，以便在后续操作中能够准确选择和定位。

3. 系统控制：通过控制系统，根据加工任务的需要，在库存刀具数据库中选择合适的刀具，并确定其位置信息和库存量。

4. 取放刀操作：根据加工任务的要求，机器人手臂或其他自动装置在仓库中定位到目标刀具所在的刀位，然后将其取出或放回。

5. 刀具记录：每次刀具的取放都会记录在系统中，以实现库存管理和刀具寿命追踪。

整个过程中，系统可以通过编程实现自动化操作，从而提高生产效率和刀具利用率。

同时，刀具库还可以与加工设备或生产线的控制系统进行联动，实现实时刀具管理和自动化生产。

斗笠式刀库动作过程分析作者：王玲来源：《中小企业管理与科技·学术版》2009年第09期摘要：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。

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。

③刀柄标准为BT30。

④刀库在圆导轨上滑动，以减小摩擦。

2、电器控制系统①额定输入电压：三相四线380v②额定输入频率：50Hz③额定输入电流：不大于60A④三相异步电动机带动刀盘的转动⑤接近开关检测目的刀具位置⑥工作环境温度：0 ºC~55 ºC3、控制系统①气缸推动刀库移动到主轴位置，打刀缸完成主轴的装刀卸刀。

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：主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置 刀库换刀位置主轴准停Z=-10.主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置 刀库换刀位置Z=-10. 主轴准停主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置刀库换刀位置Z=-10.主轴准停主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置 刀库换刀位置Z=-10.主轴准停主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置 刀库换刀位置Z=-10.主轴准停② 还刀现状：主轴上有刀具 编程：M06 T0 刀库动作描述：主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置 刀库换刀位置Z=-10.主轴准停主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置 刀库换刀位置Z=-10.主轴准停主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置 刀库换刀位置Z=-10.主轴准停主轴换刀位置主轴换刀准备位置 刀库原始位置 刀库换刀位置Z=-10.主轴准停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。