斗笠式刀库换刀过程的控制
斗笠刀库解析
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
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。
斗笠式刀库的动作过程
LOGO
主轴刀号与目标刀号是否一致
否
主轴上升至参考点 主轴定位
刀盘转至主轴刀号
刀库推出
主轴松刀
数控车床编程
主轴上升 刀盘旋转至目标刀号 主轴下移至换刀点
主轴夹O
s
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，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
数控机床斗笠式刀库换刀宏程序的开发和调试
“换 刀点 位 置 刀 具 号 ”。
作所必须 的数据。
３．换 刀专用指 令 的使用
“指令 刀号 ” 由 Ｒ５３６中的 数据 表示， 这是 ＮＣ 中 已经 规 定 了 的。 由于 Ｒ１ ０７００和 Ｒ５３６使 用 的 是
在对 Ｍ７０数 控 系统 内置刀库 设置 完毕 后，为 了 ＢＣＤ码 所以进行比较之前还须 进行 二进 制转换。
口
可 以 任 意 设 定 。 刀 具 总 数 可 达 ３６０。 （一 般 选 择 ｂｉｔ３＝１）
Ｒ１ ０６１ ０一 一一每一刀库 内的刀具数。也 就是每 一 刀 库 内 有 几 把 刀 。这 也 是 一 重 要 参 数 。
３．１设 定 刀具号
向 刀库 中 的 Ｒ１ ０７００一Ｒ１ ０７７９顺 序 写入 刀具 号 Ｉ １３６６
动 态 的模 拟 实 际 刀库 的 换 刀动 作， Ｍ７０数 控 系统 还 提 供 了专用 的换刀指令， 正确 的使用该指令，可 以大大 简化 ＰＬＣ程 序对 换刀程 序 的处理 。如果使 用 常规 的
鼯 ３６
Ｒ８３明
Ｔ （刀 具） 代码 寄存
嚣
ＰＬＣ 指 令编程 可能 需要 约 ６００步，而 且还不 能在屏 幕上观察 到刀库 的运动和各刀套 中的实际刀具。
号 相 等
· ６０· 第０２期 数控机床市场
日
当前刀号”不等于”主轴刀号”则跳转到 Ｎ２００步） 序 。其 动 作 如 下 ：
Ｎ５０ Ｍ５Ｍ９（主轴停 ／冷却停）
如 果 “当 前 刀 号 ” 与 “主 轴 刀 号 ” 不 相 等 ， 则 命
Ｎ６０ Ｍ１ ９ ： （主 轴 定 位 ） Ｎ８０ Ｇ３０Ｐ２Ｚ０ （Ｚ轴 下 到 换 刀 点， 位 置 由 ＃２０３８设 定 ） Ｎ９０Ｍ２３ （发刀库前进卡 刀指令 ）
FANUCOiMD数控系统斗笠式刀库实现自动换刀
Ｎ １ Ｍ ９ ９
％
（ 换刀结束 ，返回主程序）
（ ２）Ｐ ＭＣ 与ＮＣ 程序的配合 。斗笠式 刀库 实 现 自动换 刀是Ｐ ＭＣ与ＮＣ 程 序 的配合 来完成 的 。
Ｐ Ｍ Ｃ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 ／紧刀阀的动作以及 换 刀动作 顺序 。主轴 的上 升 、下 降和定 位都是 由
Ｎ Ｃ系统 程序 控 制 的 。
（ ８ ）刀库向远离 主轴 中心位置侧平移如附图ｆ
所示 ，直 ￣ Ｊ Ｉ Ｐ Ｌ Ｃ 接 收 到 传 感 器Ａ发 出 的 反馈 确认 信
步。
斗
换取 ，根据 刀库选取的不同 ，换刀系统 的控制方式 也不同。加 工中心常用的刀库有斗笠式 、凸轮式、 链条式 等 ，斗笠式 刀库是加工中， Ｏｌ ： ｋ 较常见的一种 换刀装置 ，换 刀过程简单 ，体积小、安装方便 、易 于控制和维护等优点 ，因此在中小型加工 中心上得 到了广 泛的应用 。但对 刀库的定位要求高 ，而且在 换刀过 程中需要轴配合其动作 ，而Ｐ Ｌ Ｃ 是无法直接 参与数控轴的控制。基于Ｆ Ａ ＮＵＣ ０ ｉ ＭＤ数控 系统 利用ＮＣ 宏程序可以把轴控制与Ｐ ＭＣ 控制有机地结 合 ，它可以按一定的逻辑控制Ｐ Ｍｃ 和进给轴 ，从而 实现 包含轴移动的换 刀控制。在本文 中，笔者 结合
后 ，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 ：
斗笠式刀库原装安全操作及保养规程
斗笠式刀库原装安全操作及保养规程斗笠式刀库是一种常用的储存刃具的器具。
在使用斗笠式刀库的过程中，我们应该关注安全操作和正确保养方法。
以下是斗笠式刀库的安全操作及保养规程。
安全操作1. 控制使用环境在使用斗笠式刀库时，应该放在通风、干燥、不易受到震动和潮湿的环境中。
同时，也应该放在不易落物的地方，以避免刀具受到外界的振动和碰撞导致刀面损坏，甚至可能伤人。
2. 正确摆放斗笠式刀库应该放在平稳的地方，不要放在高处，避免误摔。
同时，应该把刀片放在刀架上，并用橡皮垫以及塑料爪的形式固定住刀架，避免刀片倒塌和损坏。
3. 分门管理通过斗笠式刀库配备门板、锁具以及指示牌等来进行安全管理，严格限制使用人员。
特定的刀具使用人员应该具备特定的刀具知识。
同时，门板必须保持关闭，严禁未经授权的人员进入使用区域。
4. 定期检查刀具使用斗笠式刀库的途中，应该定期将所储存的刀具进行检查，确认刀具是否存在损坏和磨损。
当发现刀具存在异常情况时，应及时更换或修理。
刀具的检修质量要有完善跟踪记录。
5. 注意人员安全使用斗笠式刀库时，检查和使用刀具的人员应该时刻保持警觉和谨慎，避免刀具伤人的事故发生。
同时，斗笠式刀库也要避免和其他人员或机器发生碰撞，避免造成人员伤害。
保养规程1. 定期保养在使用斗笠式刀库的过程中，应该定期对其进行保养。
应该每天对斗笠式刀库进行检查，清除灰尘，并在最晚每个星期进行整体的清洗。
2. 清洁斗笠式刀库需要定期清洗和消毒，以保持其清洁和卫生。
在清洁过程中，应该将所有的刀具拆解，对其进行彻底的清洁、消毒和质量检查。
3. 刀具保养刀具的使用寿命和保养是斗笠式刀库的关键之一。
使用时要遵循操作规程，润滑剂应定期进行加油。
在不使用斗笠式刀库时要用防锈油对刀具进行保养。
定期对刀具进行单独精细的清洗，以保证刀具的寿命和质量。
4. 保持干燥斗笠式刀库需要保持其干燥，因为潮湿和水气只会对刀具造成腐蚀或者损坏。
同时在使用过程中，应该保持干燥，避免出现刀具被泼水或进水的情况。
刀库换刀流程和逻辑思路
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。
新代系统斗笠式刀库换刀规划
2019/3/18
斗笠式刀库换刀动作故障及排除方法
根据以上的分析,可以总结换刀故障的处理思路
T1 刀 盘
打刀缸
Z+
抬刀点 Pr3409
主
T2
轴
换刀点 Pr2803
主轴刀号: 1
2019/3/18
1 1
0 1
0 2
2 2
6
刀盘刀号: 2
斗笠式刀库换刀动作异常中断 斗笠式刀库换刀流程小结
1.换刀流程由十二个动作组成 2.每个动作按照固定的顺序依次执行 3.每个动作相互制约和限制
4.每个动作的执行都必须满足相关的约束条件
主轴定位解除m05中断斗笠式刀库换刀动作异常中断进入jog模式按键退回刀库进入刀表编辑画面根据实际主轴刀号修改刀表上的数据如果主轴无刀可设定主轴刀号为0进入jog模式按键退回刀库进入刀表编辑画面根据实际主轴刀号修改刀表上的数据如果主轴无刀可设定主轴刀号为0进入jog模式按键退回刀库进入刀表编辑画面根据实际主轴刀号修改刀表上的数据如果主轴无刀可设定主轴刀号为0202011手动初始化刀库系统斗笠式刀库换刀动作异常中断的处理进入手动模式jog退回刀盘按键aux7或者复位按键取下主轴上的刀具如果无法松刀则修改刀表中的主轴刀号为1取下刀盘一号刀爪上的刀具参数3407手动调整刀库0
5
刀盘刀号: 2
一.主轴停止(M05) 二.刀盘旋转至主轴目前刀号 三.主轴定位(M19)
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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)04-0106-02
On the Control of C loak s Knives Storeroom
ZHANG 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 control
0 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。
刀库按其结构的不同分为斗笠式和凸轮式。
斗笠式刀库的特点是换刀过程简单,但对刀库的定位要求高,而且在换刀过程中需要轴配合其动作。
凸轮式刀库换刀过程复杂,有两个机械手配合其动作,换刀速度快。
斗笠式刀库的换刀过程需要轴的参与,而PLC是无法直接参与数控轴的控制。
南京四开SKY2001的NC程序可以把轴控制与PLC控制有机的结合,它可以按一定的逻辑控制PLC和轴,从而实现包含轴移动的换刀控制。
1 刀库动作简介
刀库的换刀动作如下:1)刀库转到换刀坐标处,如图1(a)所示;2)主轴准停;3)刀库前进(抓旧刀),如图1(b)所示;4)主轴松刀;5)Z轴向上移动(让出刀库旋转尺寸),如图1(c)所示;6)刀库旋转(选刀),如图1(d)所示;7)Z轴向下移动(移动至换刀位置),如图1(e)所示;8)主轴紧刀(抓新刀);
9)刀库后退(换刀结束),如图1(f)
所示。
图1 斗笠式刀库换刀过程动作图
2 斗笠式刀库控制中的几个难点
2 1 主轴的定位精度
斗笠式刀库在换刀过程中对主轴的定位精度要求是非常高的,这是由标准刀具BT600和主轴的结构决定的。
标准刀具BT600有两个对称的定位键槽,相应主轴上有两个配合键。
这就要求主轴在换刀过程中始终定位到同一位置。
只用PLC控制是不能实现上述要求的,还需要主轴和NC程序的配合才能实现。
当系统检测到该程序执行M06TXX信号时,NC程序发出换刀准备和主轴定位信号,PLC控制主轴变频器使主轴定位,由主轴编码器反馈主轴位置给NC程序,由NC程序检测主轴是否定位到要求范围内,定位完成后NC程序
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http://Z .c n E-mail:Z ZHD@chinaj 机械制造与自动化
发出换刀开始信号并传输给PLC 。
控制流程图如图2所示
:
图2 控制流程图
2 2 Z 轴的定位精度
Z 轴的定位精度指的是Z 轴准确定位到图1(c)和图1(e)所示的位置,NC 程序是通过Rapid 命令快速定位到换刀点和上升点,坐标值是通过多次实验测量出来的。
定位完成后接近开关的信号传输给PLC,PLC 将顺序执行下一动作。
2 3 PLC 与NC 程序的配合
PLC 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/紧刀阀的动作以及换刀动作顺序。
主轴的上升、下降和定位都是由NC 程序控制的,所以在整个换刀过程中PLC 与NC 程序的配合是重点也是难点。
在整个换刀过程中动作顺序是由PLC 控制的,应用PLC 中的D 存储器,D 存储器中放置的不同数字代表换刀过程的不同动作(参见表1)。
表1 换刀动作与数字
D800换刀动作顺序1换刀开始2气缸前进到位3松刀完成4刀位信号读取完毕5刀库回转到位6Z 轴换刀点到位7紧刀完成8
换刀完成
从表1和图1中可以知道,NC 程序和PLC 的配合应该在D800=3和D800=5的动作。
当
D800=3时,动作如图1(b)所示,下一动作如图1(c),Z 轴上升,这就要求NC 程序和PLC 的配合,所以当松刀完成后,PLC 会发出一个信号给NC 程
序,NC 程序将控制Z 轴上升。
当D800=5,动作如图1(d)所示,下一动作如图1(e),Z 轴下降到换刀点,这就要求NC 程序和PLC 的配合,所以当刀盘回转到位后,PLC 会发出一个信号给NC 程序,NC 程序将控制Z 轴下降到换刀点。
当D800=8时,换刀完成,PLC 会发出一个信号给NC 程序,NC 程序将执行M06TXX 后的命令。
PLC 和NC 程序的配合体现在当换刀过程中需要Z 轴动作时,PLC 就会提前告诉NC 程序,NC 程序会根据PLC 所给的条件判断该执行什么命令,NC 程序执行完毕后会告诉PLC 命令执行完
毕,PLC 将顺序执行下一动作。
PLC 和NC 程序的配合在整个换刀过程中至关重要,只有配合的恰到好处才能顺利完成整个换刀过程。
4 结 论
根据斗笠式刀库控制的一般原理,通过PLC 与SKY -2001数控系统的配合,将斗笠式刀库成功的应用于SKVMC -600加工中心中。
参考文献:
[1]PM AC 软件手册[Z]
[2]王爱玲,俞士谦,王晓春 实用数控与编程技术[M ] 北京:国
防工业出版社,1993
[3]李景学,金广业 可编程序控制器应用系统设计方法[M ] 北
京:电子工业出版社,1995 收稿日期:2006-01-23
(上接第99页)
如果改用文献4的宽凸缘首次极限拉深系数表取代本文的表1,则m 1不会再低于表4中最小拉深系数取值范围的下限(见表4中横线下面的数据)。
也就是说,该表的极限拉深系数m 1和表3中的最大相对高度(h 1/d 1),二者之间的相容性将会更好。
参考文献:
[1]丁松聚 冷冲模设计[M ] 北京:机械工业出版社,2002
[2]成 虹 冲压工艺与模具设计[M ] 北京:高等教育出版社,
2001
[3]王孝培 冲压手册[M ] 北京:机械工业出版社,2004 [4]李硕本 冲压工艺学[M ] 北京:机械工业出版社,1982 收稿日期:2006-04-04
M achine Building &Au tomation ,A ug 2006,35(4):106~107
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