斗笠式刀库的动作过程
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。
加工中心斗笠式刀库 ppt课件
加工中心斗笠式刀库
• 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
• • （4） • 夹紧刀架电动机继续反转，此时涡轮停止转动，蜗杆轴3自身转动，当两端面
齿增加到一定夹紧力时，电动机1停止转动。译码装置由发信体13﹑14组成， 电刷13负责发信号，电刷14负责位置判断当刀架定位出现过位或不到位时， 可松开螺母12，调好发信体11与电刷14的相对位置。刀架在正向旋转的过程 中不停的对刀位输入信号进行检测，
1.运动系数
拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运 动时间为：
t＝2π/ω1
槽轮的运动时间为：
td＝2α1/ω1
定义： k=td / t 为运动系数，即：
ω2
k=td / t =2α1/2π
为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与 拨销中心连线成90°角。故有：
2α1=π－2φ2 =π－(2π/z)
二、槽轮机构的类型与应用
槽轮机构 类型
外啮合槽轮机构 内啮合槽轮机构 球面槽轮机构
轴线平行 轴线相交
应用实例： 电影放映机、 自动摄影机、六角车床转塔。
外啮合槽轮机构
ω1 2φ
ω2
内啮合槽轮机构
球面槽轮机构
车螺纹
4
3空闲 2车帽口
切尾 5
1 装牙膏筒
卸牙6膏筒
六槽内槽轮 圆销 拨盘
六角车床转塔
三、槽轮机构的运动系数及运动特性
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 ：
斗笠式刀库的设计
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。
斗笠式刀库的容刀量与分度装置的运动分析_张宇
作者简介：张宇（1963-），女，副教授，主要从事数控技术方向的研究 和教学工作。
收稿日期：2００８－０９－２２
36 机械工程师 ２００9 年第 1 期
20 40 60 80 φ1（/ °）
-0.2
-0.4
越小。从角速度、角加 速度变化的曲线图得 出：槽数 Z 达到 12（亦
-0.6 -0.8
图 4 槽数与角加速度变化曲线
即刀库的刀数为 12）以上时，分度装置分度过程就比较平
稳了，换句话说，此时斗笠式刀库在选刀过程中，产生的
震动和冲击已经很小，分度盘角速度变化不大，刀库运动
刀具
刀库鼓轮
图 1 刀库分度装置示意图
毂周期性间歇运动，起到了刀库的分度作用（如图 1）。
分度盘与刀库鼓轮同轴，分度盘的分度槽数与刀库
鼓轮上的刀数一致。定位法兰不断回转，分度盘就不停地
进行分度，刀库鼓轮就不断重复上述的运动循环，从而将
下一个工序所需刀具的刀位转到换刀位置上，以便让主
轴进行换刀，实现刀库的自动换刀。
定位法兰每回转一圈驱动分度盘转过一个槽。连续 匀速运动的电机，带动定位法兰与圆柱滚子连续匀速转 动。但圆柱滚子是间断性地转入分度槽的，从而使刀库轮
机械工程师 ２００９ 年第 1 期 35
专题报道
SPECIAL REPORT 金属加工 / 工具 / 工艺 / 工装
电机 输入轴
联轴器
滚子
定位法兰 分度盘
２ 刀库分度装置运动分析
刀库在换刀前首先需要选刀，选刀的过程就是使刀
库鼓轮满足一个周向间歇运动，也就是分度盘在分度的
过程中，转位开始与转位结束位置上的瞬时角速度 ω２=0。 如图 2，为了使圆
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
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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)
一种斗笠式刀库换刀宏程序的设计
Ｎ２ ５ ０ Ｇ ０ ４ Ｘ０ ． ５（ 暂停 ０ ． ５ ｓ ）
Ｎ２ ６ ０ Ｍ８ ３（ 刀 库 向右 靠 近 主 轴 ）
牲
Ｎ２ ７ ０ Ｇ０ Ｔ０ １ ６Ｏ
ＮＳ ０ Ｍ８ １（ Ｔ Ｊ 库准备好使 能）
Ｎ９ ０ Ｍ８ ３（ Ｔ Ｊ 库 向右 靠 近 主 轴 ） Ｎ１ ０ ０ Ｇ ０ ４ Ｘ ０ ． ５（ 暂停 ０ ． ５ ｓ ）
Ｎ１ １ ０ Ｍ１ １（ 主轴松刀）
根据 实 际 换 刀 过程 中可 能 出现 的情 况 ， 若换 刀 指令要 求 的刀 具 号 和 主轴 上 原 有 的 刀具 号 一 致 ， 说 明不需 要 执 行 换 刀 过 程 ， 则 数控 系统 Ｐ ＭＣ 信 号
设 计
Ｎ１ ８ ０ Ｍ１ ０（ 主轴夹紧刀具）
计 算
Ｎ１ ９ ０ Ｍ８ ５（ 存储刀号 ）
Ｎ２ ０ ０ Ｍ８ ４（ 刀 盘 向左 远 离 主 轴 ）
Ｎ ２１ Ｏ Ｇ ０ Ｔ Ｏ ２８ ０
Ｎ２ ２ ０ Ｇ ９ １ Ｇ３ ０ Ｐ ２ Ｚ ０（ ｚ轴移动到第二参考点）
释。
Ｏ９ ０ ０ １
宏程 序 的接 口输 入 信 号 ， 分 别 对 应 系统 Ｐ ＭＣ 中 的 Ｇ５ ４ ． ０ 、 Ｇ５ ４ ． １ 、 Ｇ５ ４ 。 ２ ， 通过“ 读 取” 这 几 个 系 统 变 量， 就可 以知 道 对 应 接 口输 人 信 号 的状 态 。 当相 应
的输 入 点 （ 即 Ｇ５ ４ ． ０ ～Ｇ５ ４ ． ２ ） 接通时 ， 对 应 的 变 量 值为 １ ， 否 则 变量值 为 ０ ＿ ２ ］ 。 ＃１ ０ ０ ０（ Ｇ ５ ４ ． Ｏ ） ： 判 断指令 Ｔ代 码 和 主轴 上 的 刀 具号 是否 一致 ， 若 一致 ， 则 ＃１ ０ ０ ０ —１ 。 ＃１ ０ ０ １（ Ｇ ５ ４ ． １ ） ： 判 断 指 令 主 轴 上 刀 号是 否 为
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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