圆盘刀库换刀逻辑高清版

盘式刀库随机换刀的程序设计(FANUC系统)

关键字：自动刀具交换装置（ATC）；随机换刀；数据刷新；摘要：采用PLC控制程序和宏程序（固定换刀循环程序）组成的两部分完成复杂的刀库随机换刀控制程序是比较有效的方法。机床是制造机器的机器，机床工业的技术水平决定着装备制造业乃至整个国民经济的技术水平。马克思在《资本论》中有一段论述："大工业必须掌握这特有的生产资料，即机器的本身，必须用机器生产机器。这样，大工业才能建立起与自己相应的技术基础，才得以自立"。我国数控技术及其数控机床设备在各工业部门中应用的整体水平与工业发达国家相比还有一定差距。为了实现"十一五"规划的发展目标，进一步发展我国的装备制造业，加快机床的数控化，对各行各业尤其对于加工批量零件、关键零件和形状复杂零件的行业，如航空、电力、船舶、模具制造业等都具有十分重要的意义。数控机床尤其是加工中心的PLC控制程序设计是比较复杂的。因为加工中心自动换刀的控制程序是一个比较复杂的控制过程。按自动换刀方式通常可以分为随机换刀和固定换刀两种方式。如图1，圆盘式刀库是ATC随机换刀典型的形式之一。其换刀机构（ATC）通过凸轮机构来完成整个换刀过程。换刀的动作过程准确可靠，是一种被经常采用的刀库。在链式、盘式或箱式刀库程序设计时，通常可以将刀具交换分为两个步骤，T命令主要完成搜索刀库中的刀具，M命令完成刀具的交换，使主轴上更换新的刀具。因此，刀具交换实际上就是指搜索和交换目标刀具。随机换刀是一个非常复杂的逻辑控制过程。它只对刀具进行编码而不对刀套进行编码，刀具在刀库中的位置是随机的。理想的随机换刀控制通常包括圆盘式刀库PLC控制程序和宏程序（固定循环换刀程序）两部分组成。PLC控制程序根据T码完成搜索刀库中的刀具，NC宏程序完成刀具交换的整个过程。 1随机换刀PLC程序设计以XH716加工中心（FANUC 数控系统）圆盘式刀库为例，刀库刀具交换的PMC控制程序设计主要考虑搜索目标刀具在刀库上的刀套位置、大小刀具管理和判别、刀库旋转方向（目标刀套最短路径）的判别、刀具数据的刷新和管理以及可预选刀具（主要为了可以缩短换刀时间），从而完成目标刀具的搜索，为刀具交换作准备。无论是西门子（SIEMENS）数控系统还是发那科（FANUC）数控系统，它们接受的T码都是二进制数据格式。因此在着手编制刀库PLC控制程序时首先考虑好选用功能指令的数据格式。这样就能保证正确选用功能指令，避免功能指令数据格式的不一致性。 PMC有很多类型，如SA1 、SB7等，要正确理解PMC已有的回转控制如图2、数据检索如图3、逻辑乘如图4和变址修改如图5等功能指令的用途，充分掌握合理应用数据检索指令完成对目标刀具所在刀套号的搜索；用回转控制指令解决刀库旋转最短路径的判别；用逻辑乘和变址修改指令完成刀具交换后的数据刷新；用比较指令解决大小刀具的判别，这样就可以比较容易简化

刀库安装及调试方法

刀库的安装调试方法及注意事项一、调试前先确认刀库动作是否正确。（刀套上下、刀盘正反转、刀臂旋转方向）。二、FANUC刀库调试参数及方法㈠圆盘式（机械臂）刀库 ?Z轴换刀点高度参数1241。 ?主轴定向角度参数4077 。（注：参数3117#1设为1，可以在诊断画面445号参数下检测主轴角度位置。） ?刀库重置M40. 方法：打开K参数画面，K1.5/1 Z轴上下 K4.7/1 刀库显示表打开及显示 K4.5/1刀臂旋转 K7.0/1 打开气压低检测信号然后把Z轴移动到安全位置，手动模式下主轴定向，按F1旋转刀臂. 注意：?Z轴始终位于刀臂安全位置之上。 ?刀库调试完成后，除K4.7打开外，其余K参数要全部关闭。 ?ATC动作前查看刀套水平状态。㈡斗笠式刀库（伞形刀库）高度及角度参数同上 K参数画面，K1.5/1 Z轴上下

K6.0/1刀盘进退然后把Z轴移动到安全位置，手动模式下主轴定向，按F1进退刀盘。三、三菱刀库调试方法及参数㈠圆盘式（机械臂）刀库 ?Z轴换刀点高度参数2038 ?主轴定向角度参数3108 ?M21刀套下（垂直） ?M20刀套上方法：打开IF诊断画面L102/1 Z轴上下 L107/1 机械臂旋转然后把Z轴移动到安全位置，在位置画面输入M25（扣刀）/M26（换刀）/M27（刀臂回到位）执行刀臂动作。注意：?刀库调试完成后，L102、L107要置为0. ? Z轴始终位于刀臂安全位置之上。 ?ATC动作前查看刀套水平状态。㈡斗笠式刀库高度及角度参数同上 IF诊断画面X21A/1 Z轴上下 Y206/1刀盘进退然后把Z轴移动到安全位置，在IF诊断画面下对Y206/1或0进行刀盘进退。

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： ②还刀现状：主轴上有刀具编程：M06 T0 刀库动作描述： 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。硬件控制包括输入信号的接入和输出信号的控制。下图所示为电动刀库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分别由Y50.1、Y50.2控制。电动刀库PMC接线图图6 刀库旋转逻辑梯形图例如，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）D SCH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。（2）C OIN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）R OT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。

刀库换刀流程和逻辑思路

刀库换刀流程和逻辑思路 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

刀库换刀流程和逻辑思路 ·

乱刀式刀库的换刀流程图 1．斗笠式 ①取刀 ②还刀 ③换刀 KM2主 KA1与KA2分 PMC 库PMC接线图。在此例应用中，传感器信号分别接在、输入端口，而控制正反转接触器KM1、KM2的中间继电器的线圈分别由、控制。

电动刀库PMC接线图图6 刀库旋转逻辑梯形图例如，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）D SCH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，同时为“1”。由于为“0”。即断开，所以DSCH功能指令按规定2位BCD码处理数据。（2）C OIN功能指令（比较指令）当为“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，输出为“1”，不一致时，为“0”作为刀库旋转达ROT功能指令的条件。（3）R OT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，使置“0”，正向旋转方向输出。通过正向旋转继电器，驱动刀库正向旋转“3”步，即找到了1号刀位。

盘式刀库的选刀控制设计

摘要：设计了一套由西门子S7-300 PLC 在数控加工中心刀具库转位自动选择的方案，阐述了设计要求，并根据要求进行方案设计，确定了PLC 输入和输出的地址分配、接线控制等，最后设计出梯形图并进行实物调试，经调试该设计方案能满足设计要求。关键词：S7-300; PLC; 数控加工中心; 刀具库数控加工中心在加工工件时需要根据加工工艺的要求进行刀具库转位自动选择刀具。由于数控加工中心在实际加工工件时多数采用任意转位自动选择刀具的方式，本文着重讨论 S7-300 PLC 在数控加工中心刀具库控制中，采用任意转位自动选择刀具的设计应用。经在实际加工中应用该方案，能有效地实现刀具库换刀准确的自动选择，具有良好的加工效率和加工精度。 1 设计要求刀具库选刀的原则是采用最近方向旋转，即根据程序指令把下一工序要用的刀具移到换刀位置时，都要向距换刀位置<180°的方向旋转，以减少换刀时间。当选定刀具旋转到换刀位置时，刀具库转盘停止旋转，并由取放刀机械手进行换刀(图1)。该设计中按钮SB0-SB7 分别为8 种供选择刀具的选择按钮;ST0-ST7 为各刀具旋转到位的行程开关，由霍尔元件构成;Q0.0-Q0.1 分别为到位指示灯和换刀指示灯;Q0.2-Q0.7 用来控制步进电机的驱动器。

2 硬件设计根据设计方案要求，该数控加工中心刀具库转位控制选择需要16 个输入端和4 个输出端，在保证稳定的性能和以后升级改造需要的前提下，我们采用西门子公司的S7-300 CPU314C-2DP 和众为兴技术有限公司Q2-BYG403BM 二相步进驱动器进行控制设计。 CPU314C-2DP 是一个用于分布式结构的紧凑型CPU，内置24 个数字量输入(所有输入都可用作中断处理)和16 个数字量输出，以及4 个模拟量输入和2 个模拟量输出，足以满足该设计及以后升级改造的需求。 Q2-BYG403BM 二相步进驱动器，可驱动二相四、六、八线混合式42、56、85、86 系列步进电机。在该方案中用来控制步进电机的转向及速度。在给定工作方式正序换相通电，步进电机带动刀具库正转;按反序通电换相，则步进电机带动刀具库反转。并且可根据调整PLC 发出的脉冲频率，对步进电机进行调速。按照方案将PLC 的输入/输出口(表1)进行分配以及对数控加工中心刀具库转位选择进行接线设计(图2)。

刀库程序流程：

1．刀库结构根据刀具容量可分为盘式和链式刀库，链式刀库一般用于刀具较多的机床上，目前国内机床上使用较少。根据刀库旋转动力可分为液压马达，普通电机，伺服电机，凸轮机械，无动力（靠主轴带动）等。使用前两种方式的比较多，都使用感应开关计数，且控制方式相似。 2．换刀过程分析分为随机换刀和固定换刀。 1）随机换刀是刀具较多的情况采用，必须有机械手辅助，没有还刀过程。但数据表需要更新，刀具号和刀套号不是一一对应。加工程序中使用M06T**, PLC或宏程序检测到M 06信号脉冲和T信号脉冲，进行刀具检索，刀库旋转到要交换的刀套位置，刀具交换，数据表更新。 2）固定换刀是在刀具不多的情况采用，一般没有机械手，换刀时候，先还刀，再取刀。刀具号和刀套号固定，从哪里取的刀具要还刀原来的地方去。数据表不需要更新。加工程序中使用M06T**, PLC或宏程序检测到M 06信号脉冲和T信号脉冲，将主轴上的刀具还回到刀库中去，再进行刀具检索，刀库旋转到要交换的刀套位置，刀具交换。 3．刀库控制思路见流程图刀库程序流程：检索T代码所代表的刀号所在位置，使用DSCHB (SUB34) ,D101-D179(刀具号1-79) D100(主轴刀号) 如果T代码所代表的刀具在主轴上，R301.0=1 转到结尾计算从当前刀套号（计数器1,C002）到目标刀套号的旋转步数和旋转方向， D181(目标位置指令),D182(步数指令)—取刀 D183(目标位置前次),D184(步数前次) –还刀刀库停止转动(R9000.0)，进行换刀。

2伺服电机驱动，输出G地址信号如果是固定刀套位换刀，没有此步。用宏程序来实现(O9001,M06 调用)。 4．相关参数设定 M06 代码调用宏程序：6071-6079，调用9001-9009 宏程序，例如6071设定为6，则M06 调用9001宏程序。参考位置：1240-1243，每个轴的第一到第四参考点的坐标值，一般使用第一参考点（参数1240）做为相关轴的换刀点坐标值。 5．换刀宏程序换刀各个动作用M代码来实现，这样可保证每个步骤是按顺序执行。 O9001 (CHANGE TOOL) N1IF[#1000EQ1]GOTO22 N2#199=#4003 N3#198=#4006 N4IF[#1002EQ1]GOTO10 N5IF[[#1003EQ1]GOTO7 N6GOTO11 N7M51 N8G21G91G30P2Z0M19 N9GOTO11 N10G21G91G28Z0M19 N11M50

数控链式刀库的精确定位及控制

数控链式刀库的精确定位及控制链式刀库的链条式结构，决定了刀库自身存在着明显的缺陷：机械刚性差、传动间隙大，从而造成刀库定位精度差，常引起机床故障。我厂开发的SDL120数控链式刀库中，采用了模拟电子检控电路，很好地解决了链式刀库快速和精确定位的问题。 SDL120数控链式刀库的主要参数：刀具容量为120把；刀具锥度为ISO50；最大刀具直径为250 mm；最大刀具长度为500mm。 SDL120数控链式刀库主要由蜗轮减速箱、链式刀具存储仓、机械手穿梭装置和机械手等部分组成。该刀库链式存储仓由伺服电动机经圆柱蜗杆减速箱驱动，位置环开环控制，存储仓刀座依靠编码器进行刀具号译码，由模拟电子检控电路(图1)完成精确定位。各部分功能简述如下。 1.链条及刀座部分链条上有120个刀座，用于存放120把刀具，整个链条由伺服电动机驱动。 2.模拟接近开关输出电压(或电流)与物体和接近开关之间的距离为近似线性关系。由于刀具的刀柄是圆形结构，两个接近开关为平行安装，所以当移动的刀柄随着链条的转动从某一方向经过两个接近开关时，两个接近开关各输出一个近似正弦规律变化的电压信号，两个信号存在着一个相位差，如图2所示。 3.比较电路把两个模拟电压信号进行比较，并做出如下判断：输出比较结果先达到正最大值则刀库链正向转动；输出比较结果先达到负最大值则刀库链反向转动；输出比较结果由正负最大值转换为“0”，则该刀座位于两个接近开关正中位置，即刀库精确定位位置。通过调整零位置窗的阈值大小，可调整刀座的定位精度。窗口值偏大则定位精度低，偏小则导致刀库链抖动，无法完成定位，这正是不采用闭环控制的原因。

小型立式加工中心刀库自动换刀装置及控制系统设计-开题报告

毕业设计（论文）开题报告 1 选题背景及其意义加工中心是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的自动换刀数控机床，能集中完成多种工序，因而可减少工件装夹、测量和调整时间，减少工件周转、搬运存放时间，使机床的切削利用率高于通用机床3倍～4倍，所以说，加工中心不仅提高了工件的加工精度，而且是数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。在加工中心中，刀库和机械手组成自动换刀装置（ATC），而自动换刀装置的好坏，将直接影响加工中心的好坏，从目前情况看，加工中心的主机部分基本定型，变化不大，但自动换刀装置种类繁多，五花八门，是最难搞好的部分。它是加工中心的象征，又是加工中心成败的关键环节。因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速、可靠性高的自动换刀装置，以求在激烈的竞争中取得好效益，正因为自动换刀装置是加工中心的核心内容，各厂家都在保密，极少公开有关资料，尤其机械手这部分更是如此。 2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势） 1958年，美国卡尼，特雷克公司首次把铣、钻、镗等多种工序集中于一台数控机床上，通过换刀方式实现连续加工，成为世界上第一台加工中心。该产品出现后，销路惊人，引起了日、德、美、英、法、意等先进工业国家的高度重视，竞相开发生产，不断扩大和完善机床的功能，成为数控机床中发展最快、需求量最大的商品之一。如今，世界上出现了立式、卧式、龙门式、落地式等各种加工中心，据不完全统计，大约有1000多个品种规格。未来加工中心的发展动向是高速化、进一步提高精度和愈发完善的机能。加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，我国的加工中心从70年代开始，已有很大发展，但技术、品种和数量上都还远不能适应我国经济、技术发展的需要。随着我国工业的不断发展，推动了模具制造业、机械加工业的巨大发展，使得数控机床的使用越来越普遍，而加工中心更是以其高自动化程度得到广泛应用。然而，目前市场上生产和销售的都是以大、中型的加工中心为主，小型加工中心几乎是空白，而机械加工业、小型模具的制造、工科院校、技工学校等对小型加工中心存在着大量的需求。为加速我国加工中心的发展，需进一步加强对加工中心的研究、设计、制造和应用。

链刀、盘式。斗笠式刀库

链式、盘式、斗笠刀库刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等。一、圆盘式刀库圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。 1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡

板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。机床关机后刀具记忆清零。 3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。 4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。 )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

刀库换刀流程和逻辑思路图文稿

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刀库换刀流程和逻辑思路 ·

乱刀式刀库的换刀流程图定：1 找刀） ①取刀 ②还刀 ③换刀 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。硬件控制包括输入信号的接入和输出信号的控制。下图所示为电动刀库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分别由Y50.1、Y50.2控制。电动刀库PMC接线图图6 刀库旋转逻辑梯形图例如，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）D SCH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。（2）C OIN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）R OT功能指令（旋转指令）

刀库产品工艺流程

一．刀库的定义及分类二．盘式刀库的组成和换刀流程三．盘式刀库的安装过程一．刀库的定义及分类１．刀库的定义其实刀库顾名思义为放刀的仓库，此处的刀为特别用于数控机床进行高速精确加工之刀具．它和普通的刀具区别在于，盘式刀库之刀具是安装在标准的刀柄上的，在自动换刀的过程中都有与之规格相对应的扣刀爪和刀臂换刀－－即刀库与加工主轴之间进行换刀．２．刀库的分类根据刀库所需要的容量、选刀及取刀方式，可以将刀库设计成盘式刀库、链式刀库、格子式刀库．而我们现在仅讨论盘式刀库的定义及功用．二．盘式刀库的组成和工作原理１．组成盘式刀库的各主要部件及作用盘式刀库主要由刀库本体、刀盘组、压缸固定板组、气压缸、自动换刀夹具机构、换刀臂、扣刀爪、刀库外罩和自动换刀夹具外罩等组成．其中各个部件作用如下：（1）本体：用来承载刀盘组、压缸固定板组、气压缸、刀库外罩等部件的基体。（2）刀盘组：用来装载刀套，其上有拨动装置使刀盘在马达的作用下转动。（3）压缸固定板组：首先是固定刀盘组于本体上，再就是用于装载气压缸和极限开关，起固定作用。（4）气压缸：连接倒刀块，起倒刀作用。（5）换刀臂：连接于自动换刀夹具主轴，起换刀作用。（6）扣刀爪：换刀过程中起抓刀作用。（7）刀库和自动换刀夹具外罩：保护机体、防尘及美观作用。２．盘式刀库的简单介绍盘式刀库属于立式刀库的一种，为最常用的一种形式，盘式刀库的储存量一般为15~40把，每一刀座均仅可存放一把刀具，按照刀柄规格的不同可把刀库分为＃２５、＃３０、＃４０、＃５０、＃６０等不同的规格，而不同的规格适用于不同用途的机床，如＃５０和＃６０的刀柄适用于重型切削机床，＃２５和＃３０的刀柄适用于高速轻切削机床盘式刀库的种类很多，为适应机床主轴的布局，刀库的刀具轴线可以按不同的方向配置，这样做的目的是按照机床工作的实际情况方便换刀，提高工作效率．如下图即为刀可作90度翻转的圆盘刀库．采用这种结构能简化取刀动作。单盘式刀库的结构简单，取刀也较方便，因此应用最为广泛。

基于宏程序和PMC控制的斗笠式刀库换刀的实现

基于宏程序和PMC控制的斗笠式刀库换刀的实现作者：王刘成杨晋萍裘虹来源：《电子世界》2012年第19期【摘要】运用ladder编程软件和宏程序编辑，通过FANUC系统宏程序变量与PMC指令的结合，以及NC指令的调用，实现斗笠式刀库的换刀控制，从而达到换刀的有效进行，保证机械加工的精度，实现了NC机床的高效，高精加工，提高了生产效率和效益。【关键词】NC；宏程序；PMC；功能指令斗笠式刀库存放刀具数量为16～24把，刀库移向主轴实现换刀动作，具有容量少、构造易懂、刀库旋转、找刀容易、方便控制的优点，在经济型加工中心中应用很多。本文主要针对斗笠式刀库的特点，运用PMC和宏程序实现对斗笠式刀库的换刀控制。一、换刀动作及时序图当主轴刀具进入刀库刀套后，主轴向上进给，脱开刀具，随后刀库旋转。当输入的指令刀具在主轴正下方位置时，主轴向下进给，让刀具进入主轴锥孔，主轴夹刀后，刀库退到初始位置。其换刀动作详细如图：（1）主轴移动到换刀点：图1（a）（2）主轴定位（3）刀库向前到换刀点抓取旧刀：图1（b）（4）主轴松开刀具（5）Z轴向上移动出换刀空间：图1（c）（6）刀库据指令找刀：图1（d）（7）Z轴向下移动至换刀点：图1（e）（8）主轴紧紧新刀（9）刀库后退至初始位置：图1（f）

（10）刀库时序图：图2 整个刀库的动作主要靠刀库电机、汽缸和主轴的相互结合控制实现。时序图中的分度电机通过PMC功能指令实现刀库的正反转就近找刀，其中的接近开关信号可用于刀库计数以此实现刀库原点复归和数刀。汽缸的功能主要用于接收PMC发出的信号以控制刀库整体向前或后退，为换刀或换刀后的运行NC程序作准备。二、FANUC换刀宏程序流程图主要通过NC程序、PMC、宏程序实现，其中宏程序变量类型如表一所示，换刀时序框图如图3，相关说明如右侧所示。三、功能指令 FANUC 0ID系统的功能指令有104个，其中常见的用于刀库控制的PMC功能指令主要有以下几个，现分别加以说明，其中的SUB是功能指令的代码。五、结语通过宏程序，PMC，NC的有机结合控制在加工中心上的应用，改善了原来的换刀速度和换刀的安全性，提高了机床的生产效率，使斗笠式刀库的换刀更为安全，简捷，有效，经济。参考文献 [1]FANUC（北京）有限公司.B—61863梯形图语言编程说明书，2003. [2]FANUC（北京）有限公司.GFZ—61803E—1/07 Macro Complier/Macro Executor Programming Manual. [3]FANUC（北京）有限公司.B—64305CM/01 FANUC Series 0i—MODEL D维修说明书，2009. 作者简介：王刘成（1983—），男，河南周口人，现供职于山西大学工程学院，研究方向：数控机床应用技术。裘虹（1964—），女，浙江嵊州人，浙江特种电机有限公司工程师，研究方向：伺服电机。

加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试

加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试一、实训目的（ 1 ）了解加工中心的各种刀库形式；（ 2 ）了解机械手换刀的基本动作组成；（ 3 ）掌握加工中心自动换刀程序的编写与调试运行； ? 二、预习要求认真阅读加工中心组成、换刀装置、自动换刀程序的编写等章节内容。 ? 三、实训理论基础 1 ．加工中心的刀库形式加工中心刀库的形式很多，结构各异。常用的刀库有鼓轮式和链式刀库两种。图 11-1 鼓轮式刀库（ a ）径向取刀形式（ b ）轴向取刀形式（ c ）径向布置形式（ d ）角度布置形式鼓轮式刀库结构简单，紧凑，应用较多。一般存放刀具不超过 32 把。见图 11-1 。径向取刀形式（ a ）多用于使用斗笠式刀库的立式加工中心和使用角度布置的机械手换刀装置的加工中心；形式（ b ）应用比较广泛，可用于立式和卧式加工中心，换刀可用机械手或直接主轴移动式换刀。由于从布局设计方面的考虑，鼓轮式刀库一般都采用侧向安装的结构形式，若用于机械手平行布置的加工中心时，刀库中的刀袋（座）通常在换刀工作位可作 90 o 翻转。形式（ c ）多用于小型钻削中心；形式（ d ）一般用于专用加工中心。链式刀库多为轴向取刀，适于要求刀库容量较大的加工中心。见图 11-2 。图 11-2 链式刀库 2 ．自动换刀装置及其动作分解斗笠式刀库换刀装置我们已经在实训 4 中接触过，在此就不再赘述。对于刀库侧向布置、机械手平行布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-3 。换刀时， Txx 指令的选刀动作和 M6 指令的换刀动作可分开使用。

图 11-3 平行布置机械手的换刀过程图 11-4 角度布置机械手的换刀过程对于刀库侧向布置、机械手角度布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-4 。机械手换刀装置的自动换刀动作如下：（ 1）主轴端：主轴箱回到最高处（ Z 坐标零点），同时实现“主轴准停”。即主轴停止回转并准确停止在一个固定不变的角度方位上，保证主轴端面的键也在一个固定的方位，使刀柄上的键槽能恰好对正端面键。刀库端：刀库旋转选刀，将要更换刀号的新刀具转至换刀工作位置。对机械手平行布置的加工中心来说，刀库的刀袋还需要预先作90 o的翻转，将刀具翻转至与主轴平行的角度方位。（ 2）机械手分别抓住主轴上和刀库上的刀具，然后进行主轴吹气，气缸推动卡爪松开主轴上的刀柄拉钉。（ 3）活塞杆推动机械手伸出，从主轴和刀库上取出刀具。（ 4）机械手回转180 °，交换刀具位置。（ 5）将更换后的刀具装入主轴和刀库，主轴气缸缩回，卡爪卡紧刀柄上的拉钉。（ 6）机械手放开主轴和刀库上的刀具后复位。对机械手平行布置的加工中心来说，刀库的刀袋还需要再作 90 o的翻转，将刀具翻转至与刀库中刀具平行的角度方位。（ 7）限位开关发出“换刀完毕”的信号，主轴自由，可以开始加工或其它程序动作。主轴移动式换刀装置的换刀动作见图 11-5 。其换刀动作分解如下：图 11-5 主轴移动式换刀过程（ 1）主轴准停，主轴箱沿 Y 轴上升。这时刀库上刀位的空挡正对着交换位置，装卡刀具的卡爪打开。如图 11-5 （ a ）所示。（ 2）主轴箱上升到极限位置，被更换的刀具刀杆进入刀库空刀位，即被刀具定位卡爪钳住，与此同时，主轴内刀杆自动夹紧装置放松刀具。如图 11-5 （ b ）所示。（ 3）刀库伸出，从主轴锥孔中将刀拔出。如图 11-5 （ c ）所示。（ 4）刀库转位，按照程序指令要求，将选好的刀具转到最下面的位置，同时，压缩空气将主轴锥孔吹净。如图 11-5 （ d ）所示。（ 5）刀库退回，同时将新刀插入主轴锥孔，主轴内刀具夹紧装置将刀杆拉紧。如图11-5（e）（ 6）主轴下降到加工位置、启动，开始下一步的加工。如图 11-5 （ f ）所示。 3 ．自动换刀的编程加工中心的编程和数控铣床编程的不同之处，主要在于增加了用 M06 、 M19 和 Txx 进行自动换刀的功能指令，其它都没有多大的区别。

刀库的种类及特点(仅限借鉴)

加工中心刀库种类及特点加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。加工中心刀库分为圆盘式刀库及机械手刀库两种一、圆盘式刀库圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。 1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号

位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。机床关机后刀具记忆清零。 3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。 4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。二、机械手刀库机械手刀库换刀是随机地址换刀。每个刀套上无编号，它最大的优点是换刀迅速、可靠。 1. 制造成本高。刀库有一个个刀套链式组合起来，机械手换刀的动作有凸轮机构控制，零件的加工比较复杂。装配调试也比较复杂，一般由专业厂家生产，机床制造商一般不自制。 2. 刀号的计数原理。与固定地址选刀一样，它也有基准刀号：1号刀。但我们只能理解为1号刀套，而不是零件程序中的1号刀：T1。系统中有一张刀具表。它有两栏。一栏是刀套号，一栏是对应刀套号的当前程序刀号。假如我们编一个三把刀具的加工程序，刀具的放置起始是1号刀套装T1（1号刀），2号刀套装T2，3号刀套装T3，我们知道当主轴上T1在加工时，T2刀即准备好，换刀后，T1换进2号刀套，同理，在T3加工时，T2就装在3号刀套里。一个循环后，

盘式刀库

盘式刀库机械手换刀简介机械机构，相关传感器和控制信号刀套控制气动/液压缸：一个，安装在刀库中间位置，控制刀套倒下和抬起，通常称为倒刀和回刀。倒刀/回刀开关及相应传感器：各两个，分别装在控制刀套动作的气动/液压阀以及相应驱动装置气动/液压缸两端。控制刀套位置，并发出到位信号。机械手臂旋转马达：A TC动力源，一般使用凸轮机构控制机械手臂的旋转，完成装刀和拉刀动作。机械手臂旋转位置传感器：三个，其信号灯可以通过机械手臂旁边的一个窗口看到。传感器可分为凸式和凹式两种，分别是脉冲的上升沿或者下降沿有效，时序图不同，根据机械手臂不同位置发出相应的信号。刀盘马达：控制刀盘正反转。刀盘旋转定位/计数传感器：一个，刀盘每旋转一个位置就产生一个计数信号。另外，主轴上还有有一个松拉刀开关和两个松拉刀相关的传感器，分别给出刀具夹紧和松开信号。刀库的刀套上使用的是弹簧滚珠卡紧机构，没有传感器信号。通常一个盘式刀库通常有7个传感器＋主轴上2个，总计9个。机械手臂换刀步骤 1.选刀根据T代码选取相应刀具号，梯形图控制刀库正转或者反转。每旋转一个位置，刀库给出一个脉冲信号。 2.倒刀刀库当前位置的刀套旋转90°，处于换刀位置。通常气动或液压电磁阀控制。刀套到位后，给出到位反馈信号。 3.机械手臂旋转60°，扣刀同时抓住刀库和主轴上的刀具，并由机械手臂传感器给出扣刀反馈信号。 4.从主轴和刀库中向下拉刀主轴松刀、吹气，机械手臂向下拉刀。此时，机械手臂两端分别夹持主轴上的刀具和待

换目标刀具。主轴端和刀库端同时完成动作。 5.机械手臂旋转180°，换刀机械手臂拉刀到位后，旋转180°，主轴上刀具和待换目标刀具交换，旋转到位后，机械手臂给出到位信号。 6.刀具向上插入主轴和刀库机械手臂向上，将刀具同时插入主轴和当前刀套，主轴将刀具卡紧。主轴端和刀库端同时完成动作。 7.反向旋转60° 机械手臂反向旋转回原位，完成一个换刀动作。更新数据表。快速换刀目前各机床厂家通常使用两种换刀方式，一种是刀具交换后当前刀套向上翻转90°回原位，等待下次选刀，称为普通换刀；另一种是换刀后刀套不回原位，当得到下一个选刀指令时根据不同的情况再决定是否回刀，这种换刀方式称为快速换刀。快速换刀的主要优点在于，当加工程序在固定的两把刀具之间切换时，可以省去一个倒刀和回刀的时间，特别是在反复使用两把刀的时候，效果明显。而且相对于整个加工过程，并不增加换刀时间。因此，这种快速换刀使用比较广泛。梯形图编写机械手臂换刀动作完全由电机驱动凸轮机构控制，并可以根据不同位置给出三个传感器位置信号。编梯形图时，只需根据这三个传感器信号时序图控制电机启动和停止即可。刀具数据存储和数据交换，通常使用数据表完成。相应D地址号作为刀套号，D地址中的数据作为刀具号。判断换刀时机的方式我看到了两种：一种是通过SUB 6 / ROT计算刀盘需要转动的步数和方向，然后刀盘每旋转一格计数器减1，直到待换刀套到达换刀位置即执行动作；另一种是只需通过SUB 6 / ROT计算刀盘的转动方向，然后刀盘每旋转一格比较一次换刀位置刀号和换刀代码，如一致则执行换刀动作。主轴上松刀的时候同时要有一个吹气动作，其目的应该是清除刀具安装位置的杂质，须和松刀动作同时完成。

FANUC刀库设定

2.1刀库初始化参数 2.1.1C计数器的设定该画面用于设定和显示功能指令的计数器(CTR:SUB5)的计数器的最大值和现在值。该画面上可以使用简易显示方式和注释显示方式。要移动到计数器画面，按下［计数器］软键。请将C0的设定值输入您使用刀库的最大刀具。LD-XPFA-A3顺序PMC目前只支持斗笠16把，斗笠20把，刀臂24把，刀臂32把刀具。请勿使用其他数据，否则会报1011ATC TYPE(C0,D103)SET ERROR!的PMC 异警。在C0的现在值位置输入你现在刀库对准换刀位的那把刀具的刀套号。C0在刀库使用中不可以设置为0或大于C0设定值的数据，否则会报1012CTR(C2)=0OR>MAG.CAPACITY!的PMC异警。

2.1.2D数据表的设定数据表具有两个画面：数据表控制数据画面和数据表画面。要移动到数据画面时，按下［数据］软键。 (1)数据表控制数据画面（［列表］画面）按下［数据］软键，出现用于管理数据表的数据表控制数据画面。该画面上可以使用简易显示方式和注释显示方式。在LD-XPFA-A3顺序PMC中，请将D数据表的地址D0一列的参数设置为00000001，数据设置应大于350。设置完成后，强烈建议切断NC电源一次。参数的具体设置含义如下：

(2)数据表画面（［缩放］画面）设定了数据表控制数据时，从数据表控制数据画面按下软键［缩放］，出现数据表画面。在此画面上，可以使用简易显示方式、注释显示方式和位显示方式。 1.在初次设置刀库时，请将D0设置为0，D1设置为1，D2设置为2……，依次设置，最大号为刀库的最大刀套容量号。例如，C0的设定数位20，那就把D0至D20按照0至20的顺序依次设置。C0的设定数位24，那就把D0至D24按照0至24的顺序依次设置。 2.操作面板上的选择性停止，工作灯，单节执行，机械空跑，单节忽略，自动断电全部按下有效时，在 MDI执行M79指令，也可以达到重置刀库的目的，但必须指出，M79重置，限于刀臂24把，刀臂32把刀具的刀库。不适用于斗笠刀库。 3.D103是刀库设置开关，在不使用刀库的时候，设置为99。 4.如果安装斗笠16把，斗笠20把刀的刀库时，设置D103为1或2都可以。 5.如果安装的是刀臂的24把刀，32把刀刀库时，请设置D103为6。（如果你安装的刀库的近接开关是输出为NPN形式，请设置D103为5）设置完成后，强烈建议切断NC电源一次。

数控机床的自动换刀装置

数控机床大作业数控机床的自动换刀装置姓名：学号：班级：

数控机床的自动换刀装置作者：刘伟杰摘要数控机床集中应用了计算机技术，电子技术，自动控制技术，传感测量，机械制造，等先进技术，是典型的机电一体化产品。它的发展和应用开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式，产业结构，管理形式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化，促进了其他行业的生成和飞速发展。刀具及自动换刀装置对加工时间有着重要的影响，自动换刀的快慢又影响了加工的时间，刀库的容量决定了刀具的数量，进而影响换刀时间和加工时间。本文主要讲述数控机床的自动换刀机构。关键词：发展趋势机构自动换刀刀库中图分类号：TH 文献标识码：B

1.刀库刀库是自动换刀装置的主要部件，其容量、布局以及具体结构对数控机床的设计有很大影响。刀库的刀具定位机构是用来保证要更换的每一把刀具准确的停在换到位置上。采用电动机或液压系统为刀库提供动力。根据刀库所需要的容量和取刀方式，可以将刀库设计成多种形式。 1.1刀库的类型刀库的功能是储存加工工序所需要的各种刀具，并按指令将要用的刀具准确的送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。根据需求，刀库类型有多种（1）盘式刀具在盘式刀库结构中，刀具可以沿主轴轴向、径向、斜向安放，刀具轴向安装的结构最为紧凑。在刀库容量较大时，可采用弹仓式结构，目前大量的刀库安装在机床立柱的顶面或侧面，也可安装在单独的基地上。盘式刀库分径向、轴向两种取刀方式，其刀座结构不同。此种刀库结构简单，适用于刀库容量较少的情况。（2）链式刀库刀具容量比盘式的大，结构也比较灵活和紧凑，常为轴向换刀。可将换刀位置刀座突出以利于换刀。另外还可以采用加长连带方式加大刀库的容量，也可采用折叠回绕的方式提高空间利用率，在要求刀量容量很大时可以采用多条链带的结构。（3）格子盒式刀具固定型格子盒式刀库。刀具分几排直线排列，由纵、横向移动的取刀机械手完成选刀运动，将选取的刀具送到固定的换刀位置刀座上，由换刀机械手交换刀具，此刀具空间利用高，刀库容量大。 1.2刀库的容量刀库的容量首先要考虑加工工艺的分析需要。一般情况下，并不是刀库中的刀具越多越好，太的容量会增加刀库的尺寸和占地面积，使选刀过程时间增长。如果从完成工件的全部加工所需要的刀具数目统计，所得结果是80%的工件完成加工任务所需的刀具数目在40种以下，所以一般的中小型立式加工中心配14--30把刀具的刀库就能够满足70%--95%的工件加工需要。 1.3刀库的转位刀库转位机构由伺服电动机通过消隙齿轮带动蜗杆，通过涡轮使刀库转动。

数控加工中心盘式刀库设计

毕业设计(论文) 题目：数控加工中心盘式刀库设计

摘要 90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及及发展，高速加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛使用。自动换刀刀库的发展俨然已超越其为数控加工中心配套的角色，在其特有的技术领域中发展出符合机床高精度、高效率、高可靠度及多任务复合等概念的独特产品。刀库作为加工中心最重要的部分之一，它的发展也直接决定了加工中心的发展。本论文完成的是盘式刀库的总体设计、传动设计、结构设计以及传动部分的运动和动力设计。这种刀库在数控加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，换刀时间短，定位精度高；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护方便，成本低。本刀库减速传动部分分两级减速，一级传动部分采用齿轮减速装置，二级传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，此种设计方案可提高输出轴的传动平稳性能，即提高刀盘的运转平稳性。本刀库满载装刀24把，采用单环排列方式排放，按就近选刀原则选刀。关键词：加工中心；刀库；数控加工

ABSTRACT Since the 1990s, CNC machining technology made the rapid and universal development, as a new era of the representatives of NC machine tools, High-speed processing center has been widely used in the field of machine tools. The development of automatic Tool Change,s tool house in recent years seems to have gone beyond the NC Center for supporting the role of technology in their unique areas of development to meet the high-precision machine tools, high efficiency and reliability, and more complex tasks, such as the concept of unique products . The tool house as a processing center one of the most important part, it has a direct bearing on the development of the processing center's development.This paper completed the overall design,transmission design,structure design and the transmission part's movement and dynamic design of the disc tool house. Such a tool house in the CNC Machining Center is widely used, the tool change is simple, tool change time is short, high-precision positioning; overall structure is simple and compact , Action is accurate and reliable; convenient maintenance and low cost.The slowdown part in the transmission of the tool house includes two parts, the first part of the transmission is gear deceleration device, the second transmission part of the transmission is Worm Gear deceleration device, such design can increase the output shaft of the transmission smooth performance, improve the smooth functioning of the tool house. The tool house which can load with the maximum of 24 tools use single-ring arrangement of emissions and according to the principle of the nearest to election tools.