加工中心机械手换刀过程详解
加工中心的换刀
加工中心的换刀形式以及刀库种类介绍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。
本文讲解了加工中心的换刀形式以及刀库种类相关内容。
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。
图7.1所示为常见的几种刀库的形式。
(1)直线刀库。
如图7.1(a)所示，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。
如图7.1(b)-(g)所示，存刀量少则6把-8把，多则50把-60把，有多种形式。
图7.1(b)所示刀库，刀具径向布置，占有较大空间，一般置于机床立柱上端。
图7.1(c)所示刀库，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。
图7.1(d)所示刀库，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(图7.1(e))，多层圆盘刀库(图7.1(f))和多排圆盘刀库(图7.1(g))。
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(图7.1(h),(i))，常用的有单排链式刀库(图7.1(h))和加长链条的链式刀库(图7.1(i))。
(4)其他刀库。
格子箱式刀库，如图7.1(j)、k，刀库容量较大。
加工中心换刀程序分析
第十章、加工中心换刀程序分析本章以一台立式加工中心的换刀程序为例，分析换刀程序的程序结构、程序内容，加工中心的生产厂家为，VB系列机床，采用的是台湾丽伟计算机机械股份有限公司FANUC-0IMB系统。
该机床的换刀机构包括：刀库、机械手、主轴拉刀机构。
刀库采用侧装式，安装在立柱上，由三相异步电机通过减速机构带动刀库旋转，通过接近开关检测刀库计数和刀库回零。
换刀时位于刀库最下位置的刀套在刀套抬起/落下油缸的驱动下可完成抬起落下动作。
机械手的旋转、抬起落下等动作是在机械手电机的驱动下，通过一套凸轮机构来完成，换刀动作平滑、快速。
由接近开关检测机械手的关键位置，配合换刀时的其它机构的动作。
主轴拉刀机构完成主轴刀具的夹紧和松开操作，并有接近开关检测主轴刀具的夹紧或松开状态。
10.1 加工中心的换刀程序分析10.1.1机床及换刀机构机床外观主轴和机械手刀套落下动作换刀过程中10.1.2 换刀动作分析这种类型的加工中心的整个换刀过程包括刀库找刀和换刀两个独立的动作。
刀库找刀也叫刀具调用，当机床的操作者通过程序命令，例如：T12，从刀库调用12号刀时，PMC检索12号刀具所在的刀套号，再进行刀库正反转判别，控制刀库旋转；当然还有手动刀库的旋转操作，完成手动装卸刀具。
换刀动作集合了刀库、机械手、主轴三方面的动作，整个过程是一个顺序动作的过程，通过顺序动作的步骤一步步完成换刀。
以程序控制自动换刀来解释整个换刀过程并执行循环启输入换刀指令T**程序处理输出代码输出PM通F2将对刀具号进行检索处PMC检索判断出该刀具在不在刀库，如果在进一步找出该刀具放在哪一个刀套内。
刀库旋转控制根据检索到的刀套号，控制刀库旋转。
刀库旋转到位停止，刀具调用动作完成。
M06的处理M06时，启动整个换刀动作当程序处理到换刀准备动作：机械手待位状态、机床各轴到达换刀位置、主轴定向。
1 换刀步骤刀库侧，刀套下（刀套由水平状态变为垂直状态）2换刀步骤60机械手旋转度抓刀3 换刀步骤主轴刀具松开、主轴清洁吹气4 换刀步骤机械手拔刀落下、旋转180度交换刀具、机械手抬起装刀。
13. FANUC圆盘刀库——PMC换刀详解.
加工中心机床圆盘式刀库发那科系统PMC的编程技术安庆长谷川数控机床有限公司 雷晓鹏北京发那科机电有限公司 胡 年自动换刀机构（ATC）是数控机床易发生故障的地方。
本文介绍PMC的编程思路和方法，供大家讨论。
此程序自2004年始已在数百台加工中心运用。
一、基本规则1、刀具在D0000到D0032登录。
D0000登录主轴刀具号，D0001到D0032登录刀套内刀具号，在此假定刀库容量为32把刀。
2、执行T码时,刀库中T码刀具旋转到换刀口位置，在刀库旋转过程中，程序自动加工运行不中断，称之为预选刀。
3、M6执行换刀过程，执行前，Z轴必须回第一参考点，即 G91 G28 Z0或 M19 G91 G28 Z0。
4、允许的大径刀（如面铣刀）直径不容许超过普通刀具（以下简称：小径刀）最大直径的二倍，否则大径刀之间随机交换会撞刀。
刀具重量不能超过刀库容许重量。
大径刀刀具号设定规则：大径刀的相临两侧刀套内必须为空，空刀套的刀具号自动设定为99（也可设定其他数字，PMC识别为空刀）。
D100内设定大径刀个数，小径刀刀具号必须大于大径刀个数乘2加1。
初始设定主轴刀具号D0000必须是小径刀刀具号。
5、大径刀具交换规则：小径刀可放进大径刀刀套内，大径刀不可放进小径刀刀套内。
主轴小径刀与刀库小径刀交换，一次性换刀；主轴大径刀与刀库大径刀交换，一次性换刀；主轴小径刀与刀库大径刀交换，一次性换刀，小径刀放进大径刀刀杯套内；主轴大径刀与刀库小径刀交换， 第一次将原大径刀刀套内的小径刀换到主轴上，第二次再进行小径刀之间的交换。
以上交换规则PMC自动识别换刀。
6、在刀库运行中发生停电等故障，具备中断点记忆和用按键操作恢复功能。
有完善的电机保护和报警操作提示。
7、以上自动刀具交换（ATC）动作本文介绍的都用PMC完成，读者也可用宏程序和PMC结合编程实现。
二、PMC程序框图三、详细介绍刀库盘旋转部分PMC程序和说明1、准备工作自动换刀部分反馈信号：R30.0=1 主轴抓刀反馈；R30.1=1 主轴松刀反馈，延迟0.2秒是消除信号反馈传感器安装误差，其它信号反馈延迟道理相同；R30.2=1 刀杯上（水平位置）信号反馈；R30.3=1 刀杯下（刀具垂直向下位置）信号反馈。
数控机床的加工中心的刀具互换技巧
数控机床的加工中心的刀具互换技巧数控机床(Computer Numerical Control, CNC)的加工中心是现代工业制造中常见的关键设备之一。
它以高精度和高效率的加工方式，广泛应用于各个领域，例如汽车制造、航空航天、机械制造等。
在加工过程中，刀具的选择和互换技巧起着至关重要的作用。
本文将介绍数控机床加工中心常用的刀具互换技巧，旨在帮助读者更好地了解和应用这些技巧，提高加工效率和产品质量。
首先，为了实现高效率的加工，刀具的快速互换是必不可少的。
在数控机床加工中心中，常用的刀具互换方式包括手动互换和自动互换。
手动互换一般适用于简单的加工操作，操作人员需经过培训和经验积累，以确保刀具更换的准确性和安全性。
而自动互换则通过机械装置实现，提高了切削过程的连续性和稳定性。
在进行刀具的互换时，要确保机床的电源已关闭，并按照正确的步骤进行操作，以避免造成人员伤害和设备损坏。
其次，刀具的选择和互换要考虑到加工材料的特性和工艺流程的要求。
不同的加工材料对刀具的要求不同，例如钢材的加工需要使用硬质合金刀具，而铝合金的加工适合使用高速钢刀具。
在进行刀具互换时，应根据加工材料的特性选择合适的刀具，并根据工艺流程的要求进行设置和调整。
例如，对于需要进行内外轮廓加工的工件，可以选择带有刀具切割边缘的刀柄，以提高加工效果和精度。
此外，刀具的保养和维修也是刀具互换技巧的重要组成部分。
良好的刀具维护可以延长刀具的使用寿命，提高加工效率和产品质量。
在刀具每次互换后，要及时进行清洁和润滑，以去除切削液、切屑和其它杂质。
对于刀具的磨损和损坏情况，要及时进行检查和更换，以确保刀具的正常运行。
此外，还要注意刀柄和刀片之间的配合精度，确保互换时的可靠性和稳定性。
最后，对于数控机床加工中心的刀具互换技巧，操作人员的技能和经验也是至关重要的。
操作人员应具备良好的机械知识和职业素养，熟悉机床的结构和工作原理，了解刀具的使用和维护方法。
在实践中，操作人员应不断积累经验，注重安全和效率，及时总结和反思，以提高自己的技能水平和工作质量。
加工中心不同刀库的换刀方法和指令
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。
数控加工中心自动换刀工艺解析
数控加工中心自动换刀工艺解析一轻型龙门加工中心机床自动换刀过程要求1.轻型龙门加工中心机床概述轻型定梁龙门机床为工作台移动、横梁固定式龙门机床，可带刀库，也可不带刀库。
机床由床身、立柱和固定横梁构成高刚度封闭框架。
工作台在床身导轨上做纵向运动，该向为X坐标;溜板在横梁导轨上做横向运动，该向为Y坐标;滑枕镗铣头在溜板导轨上做垂向运动，该向为Z坐标。
机床采用SIEMENS840DE控制系统，机床的X、Y、Z三轴都是CNC控制轴，主轴采用西门子公司交流主轴电动机驱动，X、Y、Z三向进给采用西门子公司伺服电动机驱动。
可以实现三维直线插补、二维圆弧插补和任意三轴联动。
2.自动换刀控制要求2.1刀库控制刀库可以为盘式刀库，刀库容量为20位，主轴与刀库换刀采用无机械手，就近找刀，原位直接换刀的方式;也可以用链式刀库，刀库容量为40把刀，采用机械手，任意找刀，任意换刀方式。
刀库盘由电动机通过齿轮降速驱动，有正、反转和停止控制。
为使刀库盘快速停止，在电动机输出轴上加有一失电摩擦制动器。
当停止信号发出时，即令该制动器的电磁铁失电，从而使刀库停止转动。
刀库盘转动的分度和定位由马氏机构、零位开关和计数开关实现。
刀库每转到一个刀位，计数开关即动作一次。
当刀库转到零位时，零位开关也动作。
当刀库转到指定刀位时，计数开关或零位开关动作，这时立即使电动机停转，制动器失电制动，从而刀库盘停止并依靠马氏机构精确定位在换刀位置。
刀库停止后，计数开关或零位开关断开，这时应提示报警。
2.2气动控制刀库防护门开关和主轴锥孔吹气由气动控制，气源气体经处理后供给汽缸。
刀库防护门开关由一气缸来驱动，控制由二位四通双电控换向阀来完成。
该换向阀的特点是：换向阀的两个位置，分别由两个电磁铁控制，而且换向阀时只需要给电磁铁一个短暂的电信号(电信号待续时间为2s)即可完成换向。
只有给另一个电磁铁一个短暂电信号后，换向阀才会换到另一个位置。
主轴锥孔吹气用来清洁主轴锥孔，吹气接通用一个二位三通电控截止阀来实现。
换刀急停
在自动换刀过程中，换刀臂发生卡刀，如此时电源没关闭，或急停未按下时；或者换刀时按下急停或电网
停电时，不要移动
Z
轴或旋转主轴，应按如下方法处理。
(1)
先按
“RESET”
键，将自动换刀状态解除。
(2)MDI
模式，输入
M95
。
的位置转动，确认在
180°
位置时，按键无效，
MDI
模式输入
M75
夹刀，夹刀完成后继续按键，直
室换刀臂转至
0°
的位置，按键无效，操作信息消失，故障排除。
③若换刀臂在
180°
位置，且尚未夹刀，此时按
F0
无效，需先执行
M75
后按此键才可继续以
⑤若换刀臂在
60°
以前，未松刀，直接按
F0
，将换刀臂以
JOG
模式转至
60° 位置，确认已在 源自60° 位置时按
键无效，
MDI
状态输入
M75
松刀，继续按
F0
键，直至换刀臂到达
180°
位置，按键无效，继续输入
M75
夹刀，夹刀完成后，继续按
JOG
模式，
将换刀臂转至
0°
位置，到位后，按键无效，操作信息消失，故障排除。
④如换刀臂在
180°
后，且处于夹刀状态，直接按
F0
键，将换刀臂以
JOG
模式转至
0°
位置，确认到达
0°
位置，按键无效，操作信息消失，故障排除。
M75
加工中心的自动换刀机械手
毕业设计说明书(论文)作者：学号：系：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化题目：加工中心的自动换刀机械手指导者：评阅者：2010年 6 月 4 日目次1 引言 (1)1.1 国内外研究现状及发展趋势 (2)1.2 研究的目的和意义 (6)1.3 本次设计主要完成任务 (6)1.4 本课题主要研究内容 (6)1.5 遇到的问题和解决问题的方法 (7)2 总体方案的确定 (7)2.1 驱动方式的选择 (7)2.3 方案的比较论证 (8)3 技术参数与结构方案的确定 (11)3.1 技术参数的确定 (11)3.2 传动方案的确定 (12)3.3 结构方案的确定 (16)4 零件与部件的确定 (21)4.1 机械手爪的设计 (21)4.2 液压缸的设计 (22)4.3 减速电机的选取 (24)4.4 轴承的选取 (26)4.5 联轴器的选取 (32)5 主要零件的校核 (37)5.1 轴的计算和校核 (37)6 装配图、部装图和零件图的完成 (41)结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)1 引言加工中心和车削中心是由机械设备与数控系统组成，适用复杂零件加工的高效、高精度的自动化机床。
这种机床可装若干把刀具，能自动更换刀具，在一次装卡中，完成铣、镗、车、钻、扩、铰、攻螺纹等的加工。
其之所以有这种加工能力,就是因为它有一套自动换刀装置。
自动换到装置的形式是多种多样的，主要组成部分是刀库、机械手和驱动装置等，虽然换刀过程、选刀方式、刀库结构、机械手类型各部相同，但都是在数控装置及可编程序控制器控制下，由电动机或液压或气动机构驱动刀库和机械手实现刀具的选择与交换。
我们把这种为实现多种工序的连续加工，在加工中心或车削中心，可进行刀具的选择与交换的装置叫做自动化刀装置（automatic tool change 简称ATC）。
ATC 的主要组成部分是刀库、机械手和驱动装置。
刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置,供换刀机械手完成新旧刀具的交换。