加工中心自动换刀控制及常见故障分析
自动换刀装置控制原理及故障分析
第27 卷第1期2 0 0 9 年1 月西安航空技术高等专科学校学报Journal of Xi an Aerotechnical CollegeVol 2 7 No 1Jan . 2 0 0 9 自动换刀装置控制原理及故障分析罗庚合1, 黄万长2( 1. 西安航空技术高等专科学校机械工程系, 陕西西安710077; 2. 陕西法士特齿轮有限公司, 陕西西安710077)摘要: 加工中心自动换刀装置提高了数控机床的加工效率, 但由于加工中心换刀装置的动作控制比较复杂, 包含机械、电气与PM C、液压和检测等技术, 所以自动换刀装置的故障率比较高, 主要介绍自动换刀装置的类别和控制,自动换刀装置的故障诊断方法, 列举了自动换刀装置的一些常见故障及维修示例。
关键词: 加工中心; 选刀; 刀具交换; 乱刀与掉刀; PM C 诊断; I/ O 状态诊断中图分类号: T H161+ . 21 文献标识码: A 文章编号: 1008- 9233( 2009) 01- 0014- 051 引言4、6、8、12 工位, 有用电动机驱动的正传和反转, 也有用液压系统通过电磁换相阀和顺序阀进行控制加工中心可分为车削中心、镗铣中心和钻削中心等, 加工中心在加工过程中, 要使用多种刀具, 因此必须有自动换刀装置, 以便选择不同刀具, 完成不同工序的加工工艺。
常用的刀库形式有圆盘式刀库, 链式刀库, 格子盒式刀库。
按有无机械手又可分为不带机械手的自动换刀装置和带机械手的自动换刀装置。
按刀库的旋转和机械手的动作驱动方式可分为有液压、气动控制系统和电气与机械联合控制的驱动系统。
随着加工中心数控机床的普及和应用, 自动换刀装置控制过程中的故障率也比较高。
由于自动换刀装置结构比较复杂、控制为机、电、液联合控制, 复杂系数高等原因。
所以加工中心自动换刀装置的故障维修比较困难。
简要叙述换刀装置的分类和特点, 以立式镗铣中心普遍使用的圆盘式加工中心自动换刀装置为例, 分析自动换刀装置的控制原理及常见故障的维修方法。
自动换刀系统在数控加工中心中的应用及故障实例
器也转动， 将角位移变成 电脉冲。刀具编码器旋转
一
周所产生的脉冲数 与刀库 中的刀具数成整倍数关
系， Ｃ Ｎ 将接收到的脉冲数与预置刀具位置地址内值 相比较 ， 从而确定所选刀具 。如果将初始位置值预 先贮存到 Ｎ ， Ｃ 那么系统就会将上次断电前的刀具位 置令为当前值， 选刀时将编码 器发出的脉冲数与当 前值累加后 比较 ， 同样可以找到所需 刀号 。这种软 件方式的加工中心开机后不需 回刀库原点 ， 也有的 没有设置刀库参考点在 Ｎ Ｃ内， 开机后则需 回刀库
的机 械原 点来建 立 刀库参 考点 。
１３ 机 械手 的配 合 ．
抓住， 所以刀库 的定位也是必要的功能 。电气驱动 时可在 电机 上安 装 位 置 编码 器 进 行定 位 ， 也可 以在
抓刀位置 安装 接 近开关来 检测 定位 。液动结 构 的刀 库往往 采用机 电结 合式 的销定 位方 式 。半 闭环伺 服
Ａｐ ｌ ａｉｎ ａ ｄ Ｆ ｕｔ ａ ｌ ｆ ｔｍａｉ Ｉ ｐｉ ｔｏ ｎ ａ ｌ ｍｐｅｏ ｏ ｔ ｃ Ｅｘ Ａｕ ｃ’
Ｅ ｃ ｎ ｅ Ｓ ｓｅ ｎ ＣＮＣ Ｍ ａｈ ｎｎ ｅ ｔｅ ｘｈａ ｇ ｙ ｔ ｉ ｍ ｃ ｉ ｉｇ Ｃ ｎｒ
ＤＡ ｏ ｇ ｏ ｇ ＩＹ ｎ ｈ ｎ
一
选刀装置是能将 给定 的刀具从刀库 中选择 出
来 。其 方式 有多 种 ， 活性最 大 的是任意 选择 方式 ， 灵
】 一 ５
维普资讯
机床电器 ２０ ｏ １ ０２Ｎ ． 种加工中心的刀库位置与到主轴头的距 离不 同， 所 以机 械手 的结构 及运 动过程 也不 完全相 同 使 用较
加工中心超大径刀具自动换刀的解决方法
图４ 主轴走到 Ｇ ５ ５ 原点
把刀放回刀架 的过程 即是抓 刀 的反过程 ，具体程 序
上方 １０ ｍ时 ，夹爪松开 ５ｒ ａ
如下 ：
ｆ ｛ ￥ Ｄ６ ３ ４ ＢＯＲＥ ＵＮＣＬ ＡＭＰ ￥￥￥｝ ）
一 一
影响生产的瓶颈 。那么 ，寻求加 工中心超 大径 刀 自动换
刀的解决方法 ，就成为如何消除该瓶颈 以提高 生产效率
的当务之急 。
笔者用 Ｍ Ｚ Ｋ Ｍ Ｖ一８５ ８ Ａ Ａ Ｔ １／ ０立式加 工中心作为具
体调试机 床，讲述如何在该设 备上实现超 大径 刀具 自动
换刀的功能 。 ＭＡ Ａ Ｔ ８ ５８ Ｚ Ｋ Ｍ Ｖ一 １／ ０立式加 工 中心 刀库允许 的装
即可。
４ 注意事项 ．
在使用虚拟化过程 中还有注意以下几点 ： （ ）进行数控系统虚拟化 ，要对所使用 的数控 系统 １ 及参数要有一定的了解 。
（ ）更改参数 时要对原有的机床参数进行备份。 ２ （ ）在特殊情况下 ，要对机床功能有一定 的了解。 ３ （ ）适当对所使用 的数控系统硬件也要有所 了解。 ４
刀套） Ｍ ６；（ 前 一 把 刀 换 回 去 ，把 ２号 刀 换 出 来 ， 即换 出 了 空 把
刀 。该 过程 还 是使 用 机床 自身 的 刀库 及 自动换 刀 功能 ）
Ｍ１ ；（ ９ 主轴定 向）
Ｇ ５；（ 先 设 定 当镗 刀 在 刀架 上 ， 主轴 夹 爪 恰 能 抓 住 刀 柄 ５ 事
图 １ 外圆镗刀精镗电动机转子支架外 圆示意
具体思路是做一个库 外存 刀工装 ，然后把这 个工装
刀条件 ：最大 刀具 直径 为 ２ ０ ６ ｍｍ （ 邻 刀套 无刀 的情 相 况） 。现要 在 此加 工 中心 上 精 镗 电动 机转 子支 架 外 圆
对自动换刀过程中常见故障的分析
送 刀”无法 满 足 。 针 对 以 上 四点 原 因 分 别给 予 解 决 就 可排 除 自动 换 刀装 置 （ ＡＴｃ ） 作 为加 工中心 最 重要 结 构 部 件 之一 ， 其 导 致 “ 换 刀方 式 分 为有 机 械 手 换 刀和 无机 械 手 换 刀两 种 ， 而机 械手 换 刀 主 轴 系 统 的 问 题 。
烁， 查 看 ＣＲＴ （ 显 示 器 ）， 显示报警号 “ ２０ ｌ ２ ”， 具 体 内 容为 ＡＲＭ 加 工 中心 在 换 刀 时 ， 要执行 “ 主 轴 定 位 、抓 刀、 松 刀、拔 刀、回 ２ ． ２ 故 障 检查 和诊 断
转、 移动 、 装刀、 复位” 等动作 ， 机 械手 在 换 刀 时， 当机 械 手 手 爪 抓
方 式 是 大 多 数加 工中心 采 用 的 ， 在 这 种 换 刀方 式 下， 机 械 手 成 为换
刀过 程 中极 其 重要 的 机 械 装 置 ， 它 的作 用 是 将 上 一 个工 序 中用过 的 刀具 送 回刀库 ， 并 从 刀库 上 取 出新 的 刀具 安 装 到 主轴 上 ， 以便 下
！ ！
Ｑ： ！
工 业 技 术
Ｓｃｉ ｅｎ ｃｅ ａｎ ｄ Ｔｅｃ ｈｎ ｏｌ ｏｇｙ ｌ ｎｎ ｏｖ ａｔ Ｊ ｏｎ Ｈｅｒ ａｌ ｄ
对 自动 换 刀过 程 中常见 故 障 的分 析 ①
李玉 琴 （ 安徽 水利水 电职业技术学 院 安徽合肥
２ ３ １ ６ ０ ３ ）
摘
要： 阐述加工中心机械手故障， 分析其故障部位和原因， 并排 除相应故障。 机械手 Ｐ Ｌ Ｃ 故障 文献标 识码： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４ － ０ ９ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ （ ａ ） － ０ ０ ７ ９ － ０ １
加工中心换刀故障处理
故 障现象 ， 多询问操作者 ， 弄清故障的种类 、 频繁程度及 重复性 ， 机床 运转情况 。 还要利用机床报警信息 和 自诊断功能判断故障。
Ｗ１ ３． ０９ －４１
造成动作不到位 ， 检测 开关检测不到信号 ； ②检测开关 失灵。使 用一薄铁片感应接近开关 ， 确认开关 良好 。 接着检查换刀系统机 械手的两个开关 ，发现机械臂停在中间位置 （ 没有靠 近两个开
指令 ， 执行 中主轴实际转速高于输入转速 。按下急停按钮 ， 用手
盘动主轴卡盘 ， 与其他正常机床比较 ， 屏幕上反 映出的转速没有
Ｌ Ｔ Ｃ一 ５ ０ Ｂ Ａ Ｎ 车床 故 障处理 一例
秦
１ ． 故障现象
Ｌ Ｔ Ｃ 一 ５ ０ Ｂ ／ Ｗ 车床采用 Ｆ Ａ Ｎ Ｕ Ｃ ０ ｉ — Ｔ Ｃ 系统 ， 主 轴 驱 动 器 型
伟
许油污 ，日积月 累，油污等顺着线路流人到下端 的编码器插头 内。 油污 内夹杂有皂化液及加工 中出现 的金属粉末等异物 ， 进入
插孔 内可造成某些插脚之间 出现非正常导通 。经主轴外置编码 器反馈 电缆一 主轴驱动器 Ｊ Ｙ Ａ ３ 插 孔－ ＊ Ｊ Ｙ ７ Ｂ，接至机床数控系
号Ａ ０ ６ Ｂ 一 ６ １ １ １ － Ｈ ０ ４ ５ ＃ Ｈ ５ ５ ０ 。机 床加工过程 中无报警 ， 操作 人员 反映加工 出的产 品有较 明显颤纹 ， 且单件产 品加工 时间变短 ， 但
使得 Ｐ Ｌ Ｃ被迫中断执行程序 而引起换刀故障 。 据此判断故障原
警（ 刀库换刀位置错误 ） 。
２ ． 故障排除
根据报警信息 ， 判断故 障发生在换刀系统和刀库两部分 。 正 常换刀时机床机 械臂位置检测开关信号应 为 １ ，换刀 系统在机 械臂位置检测 开关 信号为 ０ ， 表示无 检测开关信 号送到 Ｃ Ｎ Ｃ单 元的输入接 口， 机床保 护功 能导致换刀被 中断 ， 另外刀库换 刀位
加工中心刀库乱刀处理办法
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2）注意使用绝缘棒，避免触电的危险3）调整时要有人帮助观察刀库转动的位置是否到达换刀指令指定的刀具号位置4）调整好后输入一个换刀指令，观察刀盘前进与主轴松刀动作时主轴卡刀槽是否与刀库卡刀槽位置一致，否则会发生主轴刀具与刀库相撞的危险（2）圆盘凸轮机械手刀库乱刀现象的解决方法在出现刀号混乱的情况下应立即进行刀具的整理操作，具体步骤如下所示：①取出刀库中的全部刀具，将刀具按刀具表中相对应的关系重新插入刀库中或按刀库中刀具的实际状态修改刀具表（需打开参数开关，参数开关在数控系统CPU板上）。
加工中心换刀装置控制及故障解决方法
动75度，回到机械手原始位置，此时机械手原位开关发出信号，倒刀电磁阀线圈 YV3B 断电，回刀电磁阀线圈YV5C 通电，气缸向下运动推动刀杯向上翻转90度，回 刀定位开关SX5B 检测到信号，为自动加工作准备，完成整个换刀控制过程。
如图 Id 所示。
4、自动换刀装置常见故障及解决方法（1）机械手卡死处理方法加丄中心在加工完零件自动换刀时，出现机械手卡死现象，屏幕出现2103# 报警，无法继续自动加工。
方法一：•设备禁止断电。
•在MDI 方式下输入M39 （强制换刀指令），按循环启动按钮进行强制换刀， 若机械手依然卡死，则参照方法二处理。
方法二：•设备禁止断电。
•在J0G 方式下松开主轴夹具，拆下机械手电机顶罩，手动逆时针盘电机，中途卸下刀座，继续盘电机至原位，消除2103#报警。
-TrtTOTT «C1L_ 9 1 - -UU 1 匸 14-1•按屏幕显示刀号在主轴装入刀座，HD：主轴刀号，XX:等待刀号。
•在MDI方式下输入M06换刀指令，装入另一刀座，若是T2刀座注意定位。
机床空运行一循环，确认主轴刀具与程序制定刀具一致性。
最后正确装夹工件自动加工。
（2）自动换刀时主轴掉刀故障处理方法在换刀时主轴刀座从机械手掉下，自动加工被迫停止。
•检查主轴换刀点是否偏移。
•主轴编码器与主轴连接是否松动，主轴编码器转位信号是否正确。
•检查机械手扣刀开关SX33位置。
•手盘电机察看机械手与主轴刀具换刀点是否干涉。
（3）刀库倒刀时刀座从刀杯内掉落故障处理方法•刀库换刀位置刀杯内弹簧疲劳变形，夹紧力不够，调整弹簧预紧力。
•倒刀气缸拉杆与刀杯定位偏移，倒刀定位开关SX5B信号无，调整螺钉及开关位置，恢复倒刀动作。
•刀座超过允许的重量限制。
（4）刀库乱刀故障处理方法不正确的操作使系统PMC参数丢失或刀库装置维修后，会出现换刀过程中乱刀现象，造成撞刀事故。
•恢复系统PMC参数，调整刀库计数开关、机械手初始开关及倒刀开关位置, 恢复换刀动作。
加工中心换刀系统故障与维修
A c a d e m i c F o r u m /学术论坛89王登亮，王 超（江西铃格有色金属加工有限公司，江西 南昌 330013）摘要：主要介绍马扎克5000-II 型机床换刀系统的机械结构、工作原理、常见故障原因及问题处理措施。
关键词：换刀系统；ATC；刀库；主轴；内冷管1 背景介绍我们公司机加工厂成立于2015年初，机加设备维修班成立时间更短，维修人员平均年龄不到29岁，他们踏出校园大门怀揣着对生活的美好梦想一起组建了机加维修班，这过程工存在许多问题；换刀系统是加工中心生产加工过程中关键的环节，直接影响加工效率、质量、设备稳定性。
公司现有5000-II 型马扎克加工中心14台，主要生产铝合金变速箱壳体，是我们公司生产主力设备。
随着公司产能提升、降本增效要求不断提供，目前设备状态远远达不到使用及费用控制要求；统计2018年1-12月换刀系统故障平均595 min/月，18年发生的维修费用合计约18.62万。
为降低设备故障率、减少设备维修费用、提高生产效率。
18年上半年我们成立攻坚改善小组针对整个换刀系统故障进行统计、分析，从A 矩阵的损失分类统计到B 矩阵的因果关系分类到C 矩阵的货币化转化，把故障转化为实实在在的费用损失，选定攻击对象，有的放矢。
2 工作原理简述换刀系统包含刀库、刀库门、换刀机构、主轴等系统；各个系统精准的配合最终完成一次完美的换刀动作，换刀中弧面凸轮通过控制机械手上轴承来控制机械手的转动；平面凸轮通过连杆机构控制机械手的伸缩与收回。
而换刀机构上刀具的夹紧靠摆臂手上的夹指完成。
换刀系统动作顺序为NC 系统接收到换刀指令后，PLC 输出动作到ATC 门、刀库、ATC 单元、主轴等做出相应准备：门打开、主轴移动到第二参考点或者换刀点、主轴定向、刀库备刀至换刀位、换刀气缸将被选刀移至主轴侧、ATC 单元旋转到换刀角度、主轴抓刀单元松开到位、ATC 单元自动移出并旋转至主轴上完成主轴上刀具与待刀位刀具之间的交换、主轴抓刀单元夹紧到位、ATC 臂回到起点。
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点（一般为机床的第二参考点），并且实现主轴准停，机械手执行换
刀控制，即同时交换主轴和刀库中的刀具，换刀结束后，把主轴所在
数据表的地址内容改写成现在的刀具号，把主轴上的刀号（旧刀号）
写入到换刀的刀具所在数据表的地址中。
表一：刀号数据表 名称
D000 D001 D002 D003 D004 D005 D006 D007 D008 D009 D0010 D0011 D0012
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。
图 3 电动刀库电气控制线路图 四、斗笠式刀库（12 把刀）自动换刀装置的 PMC 控制
图 1 12 刀位刀库示意图 随机换刀是指刀库中的刀具与主轴的刀具任意地直接交换，随机 换刀控制需要在 PMC 内部设置一个刀库的数据表，如表一所示，数据
2
表的个数（数据表容量）是刀库的刀具总量加上主轴刀，如该刀库为
12 把刀，则数据表的个数为 13（如 D0000～D0012）该数据的首地址
（如 D0000）为主轴的刀座号，数据表的序号（又称表内号）与刀库
11
参考文献
1 王浩主编.数控机床电气控制.北京：清华大学出版社，2006 2 刘永久主编.数控机床故障诊断与维修技术.北京：机械工业出 版社，2006 3、龚仲华主编.数控机床故障诊断与维修 500 例.北京：机械工 业出版社，2006
12
检查电线是否连接完好
换刀时，刀掉 落，而且有拉 刀的情发生
刀臂被撞击并变形 刀具太重造成刀臂变形 刀套内的夹紧压缩弹簧已疲劳 刀臂及刀具的夹刀点的校正不正确
换新刀臂并调整 在换刀前先检查其质量 调整并更换弹簧 重新校正
刀具质量超过所规定的限制
检查总质量
倒刀时刀掉落
刀套内的弹簧夹力不够
调整或更换
倒刀块及刀套没有定位好（即没有倒 90 度）
表二 加工中心刀库自动换刀装置常见故障及维修
故障现象
原因分析
故障处理方法
装刀时，被撞击
转动刀库氢破裂的刀套移到旁边，
刀套破裂
刀套未定位之前有倒动作
然后使用六角扳手把固定螺钉松开 以便更换
刀库电动机过 热烧坏
检查电动机线 刀具的质量是否过大
刀库是否有阴碍而过载
关闭电源后，取下配线，栓查并排 除阴碍点后更换新马达
调整螺钉
先用扳手旋转 ATC 来确认是否夹刀
刀臂弯曲
位置正
回归则更换刀臂
归
电线接触不良
先用换刀命令来换，如果刀没被卡 信，表示电线故障
夹刀及释刀的信号无法被传递
调整感应器的感应装置
10
六、小结 本次毕业设计，进一步巩固了以前所学的一些知识并将他们灵活
应用，也学到了一些书本上学不到的东西，培养了自己的自学能力； 同时也深深感受到了自己在知识方面的欠缺，为下一步的学习找到了 方向。由于本次毕业设计采用小组共同完成的方式，在小组成员的共 同努力下圆满完成了本次设计，亲身感受了小组成员合作的优势和重 要性，在此对本次毕业设计小组成员（李忠、潘钱云、熊钟星、左志 宏、秦佳楠、赖明亮等 ）表示感谢。在整个毕业设计的过程中，也 得到了郑利敏等老师和其他同学的大力支持和帮助，在此一并表示忠 心的感谢！
2、刀具交换时掉刀 换刀时主轴没有准确回到换刀点或主轴准停位置偏移，机械手抓 刀时没有到位就开始拔刀，都会导致换刀。处理方法是重新调整主轴
9
换刀点位置并修改第二参考点的坐标值；检查主轴编码器与主轴的连
接和编码器本身一转信号是否正确；栓查扣刀到位开关 6 位置调整是
否正确及机械手转位是否良好。
加工中心刀库自动换刀装置常见故障及维修参考表二。
8
步，即找到了 1 号刀位。 （4） CTR 功能指令（计数指令） CTR 功能指令中，计数指令 01 号计数，地址 C1 为刀库现在的位
置目标位置相差的步数的数据存储地址。R10.4 控制计数器的加计数 或计数器的减计数，X2.1 为 0 时计数器不计数，当 X2.1 为 1 时计数 器计数累加。当计数器累加到定值 R10.5 输出。
这里我们将介绍斗笠式换刀装置（12 刀位）的结构及动作原理，
1
在此基础上设计并实现了换刀控制的电气及 PMC 控制过程。 二、12 刀位斗笠式刀库组成结构及动作原理
在加工中心上刀库选刀控制（T 指令）和刀具交换控制（M06 控 制）是 PMC 控制的重要部分，通常用刀套编码方式和随机方式。
刀套编码是对刀库中的刀套进行编码，并将与刀套编码相对应的 刀具一一放在指定的刀套中（如图 1），然后根据刀套的编码选刀具， 刀套编码控制换刀过程需要两次完成，首先把主轴的刀具放回主轴上 刀具的原来位置，然后再从刀库中取出要选择的刀具，这样换刀效率 低，一般用于无机械手或刀库容量比较少的刀库选刀控制。
加工中心自动换刀控制及常见故障分析
一、加工中心自动换刀控制的意义 为了进一步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一
台机床一次装来即可完成多道工序或全部工序的方向发展。因此出现 了各类型的加工中心机床加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自 动换刀装置，以便选用不同刀具，完成不同工序加工工序。从而衍伸 出按有无机械手又分为不带机械手的自动换刀装置（如斗笠式换刀装 置）和带机械手的自动换刀装置。
（2）COIN 功能指令（比较指令） 当 R10.2 为“1”时，地址 D100 的内容（指令 1 号）和地址 D200 （当前刀套数据表序号 4）的内容作比较。数据一致时，输出 R10.3 为“1”，不一致时，R10.3 为“0”作为刀库旋转达 ROT 功能指令的 条件。 （3）ROT 功能指令（旋转指令） ROT 功能指令中，旋转检索数（刀套位置个数）为 12，现在位置 地址为 D200（存放当前刀套号 4），目标位置地址为 D100（存放 T1 号刀具的刀套号 1），计算结果输出地址为 C1。 当刀具判别指令 R10.3 为“0”，ROT 指令开始执行根据 ROT 控制 条件设定，计算出刀库现在的位置与目标相差的步数为“3”步将此 数据存入 C1 中，并选择出最短旋转路径，使 R10.4 置“0”，正向旋 转方向输出。通过 Y50.1 正向旋转继电器，驱动刀库正向旋转“3”
刀套在准备好 后要下载时却 不能正降落
气压是否正常 气缸是否漏气
检查气压气缸
螺钉是否松动
紧固螺钉
刀具是否重（15kg）或过长（300mm） 确认刀具质量
刀库无法运转
电源是否良好（电压是否正常） 气源是否供应良好（压力是否足够） 检测开关是否正常工作
检查电源、气源 检查每一个开头产是否正常发信号
电线是否接好
5
所示。图 6 为 PMC 控制梯形图。
图 5 换刀控制流程图
6
图 6 换刀控制梯形图
7
例如，加工中心在执行 M06T1 换刀指刀令时的换刀结果是：刀库 中的 T1 刀装放轴。
（1）DSCH 功能指令（检索功能） 当 CNC 读到 T1 指令代码信号时，将此信号信息送入 PMC。当 PMC 接 到寻找新刀具的指令 T1 后（FT3 为“1”）在模拟刀库的刀号数据表 中开始 T 代码数据检索出来存入 F26 地址单元中。然后 将 1 号刀所 在数据表中的序号 1 存入到检索结果输出地址 D100 中，同时 R10.2 为“1”。由于 R9091.0 为“0”。即断开，所以 DSCH 功能指令按规定 2 位 BCD 码处理数据。
数据序号刀套号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
刀具号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
3
三、斗笠式刀库（12 把刀）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。 图 3 所示为接触器控制电路。主电路由空气开关 QF、KM1 主触
带刀库的自动换刀装置数控机床主轴箱内只有一个主轴，设计主 轴部件就有可能充分增强它的刚度，因此能满足精密加工的要求。另 外刀库可以存放很大的刀具，因此能够进行复杂的零件的多工序加 工，这样就明显提高了机床的适应性和加工效率。所以带刀库的自动 换刀装置特别适用数控钻床、数控铣床和数控镗床。
采用机械手换刀有很大的灵活性而且可以减少换刀时间。目前在 加工中心上绝大多数都使用记忆式的任选换刀方式。这种方式能将刀 具号和刀库中刀套位置（地址）对应地记忆在数控系统的 PC 中，不 论刀具放在哪个刀套内都始终记忆着它的踪迹。刀库上装有位置检测 装置（一般与电动机装在一起）可以检测出每个刀套的位置，这样刀 具就可以任意取出并送回。刀库上没有机械原点，使每次选刀时，就 近选取。
刀库旋转后，R10.3 输出为“1”时（刀库的实际位置与刀库目 标位置一致），即识虽了所要寻找的新刀具，刀库停转并定位，等待 换刀。
五、 自动换刀装置常见故障及维修 1、刀库乱刀故障处理方法 由于自动换刀装腔作势置是通过记忆数据表中的数据进行换刀
的，如果系统 PMC 参数丢失或换刀装置拆修后，系统就会出现换刀过 程中乱刀或不执行换刀动作的故障。此时应当恢复系统参数和换刀机 械动作，然后对刀库的数据表进行初始化。具体操作是把计数器 01 设定为 24，数据表的 D000 设定为 0，D001-D024 设定值应按实际刀 库的刀座中的刀具号进行设定，最后系统断电再重新上电，系统恢复 正常工作。
PMC 控制包括硬件控制和软件控制两方面。 硬件控制包括输入信号的接入和输出信号的控制。图 4 所示为 电动刀库 PMC 接线图。在此例应用中，传感器信号分别接在 X2.0、 X2.1 输入端口，而控制正反转接触器 KM1、KM2 的中间继电器的线圈
4
分别由 Y50.1、Y50.2 控制。
图 4 电动刀库 PMC 接线图 软件完成换刀控制逻辑关系。实现换刀控制过程的流程图如图 5