数控机床的刀库

数控机床的自动换刀系统操作指南

数控机床的自动换刀系统是现代机床中重要的工具，它的作用是实现多种刀具的自动切换，提高生产效率和加工精度。本文将为您介绍数控机床的自动换刀系统的操作指南。

1. 系统概述

数控机床的自动换刀系统由控制单元、刀库、刀臂、刀具以及相关传感器组成。通过控制单元的指令，刀库中的刀具可以自动切换到刀臂上，实现刀具的自动更换。

2. 操作前的准备

在操作数控机床的自动换刀系统之前，首先要进行以下的准备工作：

- 确认机床的电源是否正常，机床内部是否处理干净。

- 确认自动换刀系统的刀库是否存放有足够的刀具。

- 确认程序中的执行代码是否正确，不会发生刀具碰撞。

3. 操作步骤

以下是数控机床的自动换刀系统的操作步骤：

(1) 手动操作模式：首先将机床设置为手动操作模式，确保机床处于不会自动运行的状态。

(2) 加载刀具：通过控制单元的操作指令，将所需刀具从刀库中选取出来。

(3) 位置定位：使用机床的控制面板或相关软件对刀臂进行位置定位，使其准确匹配刀具的安装位置。

(4) 刀具安装：将选取的刀具正确安装到刀臂上，确保刀具牢固固定，避免出现松动的情况。 (5) 参数设定：在机床的控制面板或相关软件中设定刀具的相关参数，如切削速度、进给速度等。

(6) 刀具校对：在刀具安装完成后，进行刀具校对的操作，确保刀具位置的准确性。

(7) 确认操作：在进行自动换刀操作之前，要仔细确认刀具的安装是否正确，刀具是否符合加工要求。

(8) 运行程序：确认刀具安装正确后，将机床切换到自动运行模式，在控制单元中选择相应的程序，运行自动换刀操作。

(9) 监测切换：在自动换刀操作过程中，通过机床的控制面板或相关软件实时监测刀具的切换过程，确保刀具的准确切换。

(10) 完成切换：当刀具切换完成后，机床会自动停止，并显示切换完成的提示信息。

4. 常见问题及解决方法

在使用数控机床的自动换刀系统时，可能会遇到以下的问题，下面为您提供一些建议的解决方法：

数控刀具的选择方法

1、数控刀具的选择

数控机床刀具的选择和确定是数控加工中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。它与普通机床相比，对刀具提出了更高的要求，这体现在要求精度高、刚性好、装夹调整方便、切削性能强、寿命长等方面。数控刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的，应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、寿命长和精度高。在满足加工要求的前提下尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

选择刀片或刀具时应考虑的因素是多方面的。随着机床种类、型号的不同，生产经验和习惯的不同以及其他种种因素而得到的效果是不相同的，归纳起来应该考虑到以下几个方面。

（1）刀片形状的选择

加工的零件形状是选择刀片形状的第一依据。刀片安装在刀柄上，刀具主、副切削刃不得与工件的已加工表面或待加工表面发生干涉。

刀具形状与切削区的刀尖角的大小有直接关系，因此刀片形状直接影响刀尖强度，刀尖角越大，刀尖强度越高。按刀尖角大小顺序排为：R、O、H、P、S、L、M、A、B、W、C、E、T、K、D、V。另外，刀尖角越大，车削中对工件的径向分力越大，越易引起切削振动，故精加工时宜采用较小的刀尖角型号。

在保证刀具强度、工件精度的前提下，可选用切削刃较多的W型、T型刀片。

此外，某些刀片形状的使用范围有其专用性。如D型、V型车削刀片一般只在仿形车削时才使用。R型刀片在仿形、车削盘类零件（车轮）、曲面加工时采用。

（2）刀片主切削刃后角的选择

当刀片后角选N型0°时，刀片可正反使用，这样可以降低刀片成本。此时刀柄上的刀片安装面不是水平的，当刀片与刀体组合后，刀具形成正的后角，只是刃倾角为负。由于数控机夹刀片一般都有断屑槽，故前角也为正值。因此N型刀片被较多选用，选用时注意考虑槽形。另外，由于该型刀具的刃倾角为负，在进行曲面加工时，刀具上切削点位置不同，且不在同一中心高上，故在进行较大的精密曲面加工时会造成误差。

数控机床刀库的故障率相对较高。根据以往的工作经验，对斗笠式刀库换刀常见故障过程总结了以下原因：

示例1故障现象：CNC系统发出换刀命令，刀库不运行。

原因分析：

1检查机器的运行模式是否正确？机器是否锁定？指令是否正确？虽然这些原因很简单，但初学者也很容易犯错误。

2检查CNC机床的压缩空气，检查气压是否在要求的范围内。通常，数控机床中常用的压缩空气压力在0.5MP至0.6MP之间。如果压缩空气压力低于此范围，则在换刀过程中由于压力不足，刀库将无法运行。

3检查刀库的初始值。状态正常吗？检查传感器A和E的状态是否良好？发送到CNC系统PLC的入口信号是否正确？可以通过CNC系统提供的PLC地址诊断功能进行检查。

示例2症状：刀库移动到主轴的中心，但不执行下一个动作。

原因分析：

1检查刀库到主轴侧的确认信号传感器B和E是否良好？发送到CNC系统PLC的信号状态是否正常？这种故障现象主要是由传感器不良引起的;

2如果传感器状态和信号正常，请检查主轴工具是否拧紧？

3检查主轴定位是否完成？

4确认第一个参考点返回是否完成？

示例3故障现象：刀库从主轴上取刀并且不会旋转到目标刀具位置。

原因分析：一般刀库的旋转电机由三相异步电机驱动。如果发生上述故障，应进行以下检查：1参考机床电气图，用万用表和其他测试工具检查电机启动电路是否正常。

2检查刀库的功率是否正常？交流接触器和开关是否正常？一般情况下，刀库主回路部分的电源为三相交流380V电压，交流接触器线圈控制部分的电源为交流110V或直流24V。检查该部分电路，确保电路正常;

3如果上述部件正常，在这种情况下，是否检查了刀库驱动电机的正常操作？

4如果消除了上述故障，请考虑刀库机械部件是否有干涉？旋转驱动电机和刀库之间的连接是否断开？

示例3故障现象：主轴抓住刀具后，刀库不会移回初始位置。

原因分析：

1检查气源压力是否在要求的范围内？

1加工中心自动换刀方式及乱刀简介

（1）换刀方式简介

加工中心自动换刀系统的控制主要分为两部分：刀库选刀控制（T指令）和刀具交换控制（M06指令）。目前刀库选刀控制最常见的方式主要有刀套编码方式和计算机记忆随机换刀。

刀套编码方式是对刀库各刀座预先编码，每把刀具放入相应刀座之后，就具有了相应刀座的编码，即刀具在刀库中的位置是固定的，斗笠式刀库便是此种控制方式。

计算机记忆随机换刀方式的特点是刀具号和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中，不论刀具放在哪个地址，都始终记忆着它的踪迹，这样刀具可以任意取出，任意送回，圆盘凸轮机械手刀库便是此种控制方式。

（2）乱刀简介

乱刀是指换刀指令刀号与刀库刀座号不一致现象。例如：程序指定M06 T03，而换刀机械手在换刀时却抓取了5号刀座的刀具称为乱刀现象。

2乱刀原因分析

加工中心出现乱刀故障可能由以下几种原因引起：

（1）在正常换刀时由于换刀气压不足，导致换刀过程卡住，在手动刀库复位后可能产生刀库亂刀。

（2）由于机床机械结构损坏，或者数控系统参数丢失导致刀库乱刀。

（3）机械手在换刀过程中，由于操作人员按下机床复位键或者急停键，导致换刀意外终止，可能产生刀库错乱。

3、刀库乱刀现象的解决方法

（1）斗笠式刀库乱刀解决方法

①打开机床电控柜，机床上电

②在MDI方式输入换刀指令M06 Txx，观察电控柜中的哪个继电器动作，刀库的正反转是由两个继电器控制，如果此时刀库是顺时针旋转，再输入一个换刀指令，使刀库逆时针旋转，观察电控柜中的哪个交流接触器动作

③使机床数控系统断电，拿一根绝缘棒手动按下控制刀库旋转的交流接触器，如顺时针方向乱刀，则按下控制刀库逆时针方向旋转的交流接触器；如逆时针方向乱刀，则按下控制刀库顺时针方向旋转的交流接触器，直到刀库转到与输入的换刀刀号一致的位置

注意的问题：1）开机后取下主轴和刀库所有的刀具，避免调整后换刀时发生主轴与刀库中刀具相撞的危险