自動換刀裝置電控

加工中心自動換刀控制一、加工中心自動換刀控制的意義為了進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，數(shù)控機(jī)床正向著工件在一臺機(jī)床一次裝來即可完成多道工序或全部工序的方向發(fā)展。因此出現(xiàn)了各類型的加工中心機(jī)床加工過程中要使用多種刀具此必須有自了各類型的加工中心機(jī)床加工過程中要使用多種刀具此必須有自動換刀裝置，以便選用不同刀具，完成不同工序加工工序。從而衍伸出按有無機(jī)械手又分為不帶機(jī)械手的自動換刀裝置（如斗笠式換刀裝置）和帶機(jī)械手的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置數(shù)控機(jī)床主軸箱內(nèi)只有一個主軸，設(shè)計主軸部件就有可能充分增強(qiáng)它的剛度此能滿足精密加工的要求。另軸部件就有可能充分增強(qiáng)它的剛度此能滿足精密加工的要求。另外刀庫可以存放很大的刀具,此能夠進(jìn)行復(fù)雜的零件的多工序加外刀庫可以存放很大的刀具,此能夠進(jìn)行復(fù)雜的零件的多工序加工，這樣就明顯提高了機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用數(shù)控鉆床、數(shù)控銃床和數(shù)控鏜床。采用機(jī)械手換刀有很大的靈活性而且可以減少換刀時間。目前在加工中心上絕大多數(shù)都使用記憶式的任選換刀方式。這種方式能將刀具號和刀庫中刀套位置（地址）對應(yīng)地記憶在數(shù)控系統(tǒng)的PC中，不論刀具放在哪個刀套內(nèi)都始終記憶著它的蹤跡。刀庫上裝有位置檢測裝置（一般與電動機(jī)裝在一起）可以檢測出每個刀套的位置，這樣刀具就可以任意取出并送回。刀庫上沒有機(jī)械原點，使每次選刀時，就近選取。這里我們將介紹斗笠式換刀裝置（12刀位）的結(jié)構(gòu)及動作原理，在此基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)了換刀控制的電氣及PMC控制過程。二、12刀位斗笠式刀庫組成結(jié)構(gòu)及動作原理在加工中心上刀庫選刀控制（T指令）和刀具交換控制（M06控制）是PMC控制的重要部分，通常用刀套編碼方式和隨機(jī)方式。刀套編碼是對刀庫中的刀套進(jìn)行編碼，并將與刀套編碼相對應(yīng)的刀具一一放在指定的刀套中（如圖1）,然后根據(jù)刀套的編碼選刀具,刀套編碼控制換刀過程需要兩次完成，首先把主軸的刀具放回主軸上刀具的原來位置，然后再從刀庫中取出要選擇的刀具，這樣換刀效率低，一般用于無機(jī)械手或刀庫容量比較少的刀庫選刀控制。要換的刀換刀位置12要換的刀換刀位置12刀位刀庫示意圖隨機(jī)換刀是指刀庫中的刀具與主軸的刀具任意地直接交換，隨機(jī)換刀控制需要在PMC內(nèi)部設(shè)置一個刀庫的數(shù)據(jù)表，如表一所示，數(shù)據(jù)表的個數(shù)（數(shù)據(jù)表容量）是刀庫的刀具總量加上主軸刀，如該刀庫為12把刀，則數(shù)據(jù)表的個數(shù)為13（如D0000~D0012）該數(shù)據(jù)的首地址（如D0000）為主軸的刀座號，數(shù)據(jù)表的序號（又稱表內(nèi)號）與刀庫中的刀座號相對應(yīng)，每個表內(nèi)號中的內(nèi)容就是對應(yīng)刀座中的刀具號，當(dāng)程序執(zhí)行到T碼時，PMC通過數(shù)據(jù)檢索指令，把檢索到T碼（即所選擇的新刀具）所在數(shù)據(jù)表的位置（數(shù)據(jù)表內(nèi)號），即新刀具在刀庫的實際位置通知系統(tǒng)，PMC控制刀庫旋轉(zhuǎn)把選擇的新刀具轉(zhuǎn)到換刀位置，等待換刀。在執(zhí)行換刀指令（M06）時，機(jī)床主軸快速回到換刀點（一般為機(jī)床的第二參考點），并且實現(xiàn)主軸準(zhǔn)停，機(jī)械手執(zhí)行換刀控制，即同時交換主軸和刀庫中的刀具，換刀結(jié)束后，把主軸所在數(shù)據(jù)表的地址內(nèi)容改寫成現(xiàn)在的刀具號，把主軸上的刀號（舊刀號）寫入到換刀的刀具所在數(shù)據(jù)表的地址中。表一：刀號數(shù)據(jù)表名稱數(shù)據(jù)序號刀套號刀具號D00000D00111D00222D00333D00444D00555D00666D00777D00888D00999D00101010D00111111D00121212

三、斗笠式刀庫（12把刀）自動換刀裝置電氣控制電氣控制電路包括接強(qiáng)電電路和PMC控制電路兩部分。圖3所示為接觸器控制電路。主電路由空氣開關(guān)QF、KM1主觸點、KM2主觸點、三相異步交流電機(jī)M等組成?？刂齐娐分兄虚g，控制刀庫繼電器KA1與KA2分別控制接觸器KM1和KM2的線，控制刀庫電機(jī)M的正反轉(zhuǎn)和停機(jī)制動。實現(xiàn)刀具的選擇從而達(dá)到精確選刀的目的。圖3目的。圖3電動刀庫電氣控制線路圖四、斗笠式刀庫（12把刀）自動換刀裝置的PMC控制PMC控制包括硬件控制和軟件控制兩方面。

硬件控制包括輸入信號的接入和輸出信號的控制。圖4所示為電動刀庫PMC接線圖。在此例應(yīng)用中，傳感器信號分別接在X2.0、X2.1輸入端口，而控制正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2的中間繼電器的線ri11分別由Y50.1、Y50.2控制。

ri11圖5換刀控制流程圖

IP.9091.UBYTP.LIU1U-21SUE170013XuUI：jZj7.uP.STDSCHDULILILIFUUZ6DLiinnFULH：.3ACTTi口i_i口1 i_i■EFTP.LIU1U-3-Lj7口j.，STTE：16COIN0001DOinnDOznnFULH：.3p.nniLi.zact II 一11TiCiPiCi1PiPNOP.ijUlLi_4-Luuuuj7SUB6RUT001ZDoznnDOinnCOLILllP.9L^.UBYT一P.9U.1DIP.P.9U.uPOSPE口三.1INCFULH：.3P.UU1O.3 ACT L.t IP.9091.0P.ULI1LI.Z—SITE：170013XUHI：j2j7j7UUUj7.0P.STDSCHDLinnnF0UZ6DLI1UUFULH：.3ACTRE口三.0P.UU1LI.3 DLLSUE16COINUULUDUlOODUZOOFULH：.3P.LILllU.Z ACT 11 PE口三.011TlT.Tl-|P.nnin.4BJ'JUSUB6P.OTUU1ZDOZOODU100CULILHP.9L^.0BYT P.9US.1DIP.PE口三.0POSP.9L^.1INCFulh：.3P.LILI1LI_3 ACT l.-t 圖61換刀控制梯形a例如，加工中心在執(zhí)行M06T1換刀指刀令時的換刀結(jié)果是：刀庫中的T1刀裝放軸。（1）DSCH功能指令（檢索功能）當(dāng)CNC讀到T1指令代碼信號時將此信號信息送入PMC。當(dāng)PMC接到尋找新刀具的指令T1后（FT3為“1”）在模擬刀庫的刀號數(shù)據(jù)表中開始T代碼數(shù)據(jù)檢索出來存入F26地址單元中。然后將1號刀所在數(shù)據(jù)表中的序號1存入到檢索結(jié)果輸出地址D100中，同時R10.2為“1”。由于R9091.0為“0”。即斷開，所以DSCH功能指令按規(guī)定2位BCD碼處理數(shù)據(jù)。（2）COIN功能指令（比較指令）當(dāng)R10.2對1”時，地址D100的內(nèi)容（指令1號）和地址D200（當(dāng)前刀套數(shù)據(jù)表序號4）的內(nèi)容作比較。數(shù)據(jù)一致時，輸出R10.3為“1”，不一致時，R10.3為“0”作為刀庫旋轉(zhuǎn)達(dá)ROT功能指令的條件。（3）ROT功能指令（旋轉(zhuǎn)指令）ROT功能指令中，旋轉(zhuǎn)檢索數(shù)（刀套位置個數(shù)）為12，現(xiàn)在位置地址為D200（存放當(dāng)前刀套號4）,目標(biāo)位置地址為D100（存放T1號刀具的刀套號1）,計算結(jié)果輸出地址為C1。當(dāng)?shù)毒吲袆e指令R10.3為“0”，ROT指令開始執(zhí)行根據(jù)ROT控制條件設(shè)定，計算出刀庫現(xiàn)在的位置與目標(biāo)相差的步數(shù)為“3”步將此數(shù)據(jù)存入C1中，并選擇出最短旋轉(zhuǎn)路徑，使R10.4置“0”正向旋轉(zhuǎn)方向輸出。通過Y50.1正向旋轉(zhuǎn)繼電器，驅(qū)動刀庫正向旋轉(zhuǎn)“3”步，即找到了1號刀位。（4）CTR功能指令（計數(shù)指令）CTR功能指令中，計數(shù)指令01號計數(shù)，地址C1為刀庫現(xiàn)在的位置目標(biāo)位置相差的步數(shù)的數(shù)據(jù)存儲地址。R10.4控制計數(shù)器的加計數(shù)或計數(shù)器的減計數(shù)，X2.1為0時計數(shù)器不計數(shù)，當(dāng)X2.1為1時計數(shù)器計數(shù)累加。當(dāng)計數(shù)器累加到定值R10.5輸出。刀庫旋轉(zhuǎn)后，R10.3輸出為“1”時（刀庫的實際位置與刀庫目標(biāo)位置一致），即識雖了所要尋找的新刀具，刀庫停轉(zhuǎn)并定位，等待換刀。五、自動換刀裝置常見故障及維修1、刀庫亂刀故障處理方法由于自動換刀裝腔作勢置是通過記憶數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行換刀的，如果系統(tǒng)PMC參數(shù)丟失或換刀裝置拆修后，系統(tǒng)就會出現(xiàn)換刀過程中亂刀或不執(zhí)行換刀動作的故障。此時應(yīng)當(dāng)恢復(fù)系統(tǒng)參數(shù)和換刀機(jī)械動作，然后對刀庫的數(shù)據(jù)表進(jìn)行初始化。具體操作是把計數(shù)器01設(shè)定為24，數(shù)據(jù)表的D000設(shè)定為0，D001-D024設(shè)定值應(yīng)按實際刀庫的刀座中的刀具號進(jìn)行設(shè)定，最后系統(tǒng)斷電再重新上電，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。2、刀具交換時掉刀換刀時主軸沒有準(zhǔn)確回到換刀點或主軸準(zhǔn)停位置偏移，機(jī)械手抓刀時沒有到位就開始拔刀，都會導(dǎo)致?lián)Q刀。處理方法是重新調(diào)整主軸10

換刀點位置并修改第二參考點的坐標(biāo)值;檢查主軸編碼器與主軸的連接和編碼器本身一轉(zhuǎn)信號是否正確;栓查扣刀到位開關(guān)6位置調(diào)整是否正確及機(jī)械手轉(zhuǎn)位是否良好。加工中心刀庫自動換刀裝置常見故障及維修參考表二。表二加工中心刀庫自動換刀裝置常見故障及維修故障現(xiàn)象原因分析故障處理方法刀套破裂裝刀時，被撞擊轉(zhuǎn)動刀庫氫破裂的刀套移到旁邊，刀套未定位之前有倒動作然后使用六角扳手把固定螺釘松開以便更換刀庫電動機(jī)過熱燒壞檢查電動機(jī)線關(guān)閉電源后，取下配線，栓查并排除陰礙點后更換新馬達(dá)刀具的質(zhì)量是否過大刀庫是否有陰礙而過載刀套在準(zhǔn)備好后要卜載時卻不能正降落氣壓是否正常檢查氣壓氣缸氣缸是否漏氣螺釘是否松動緊固螺釘?shù)毒呤欠裰兀?5kg）或過長（300mm）確認(rèn)刀具質(zhì)量刀庫無法運(yùn)轉(zhuǎn)電源是否良好（電壓是否正常）檢查電源、氣源氣源是否供應(yīng)良好（壓力是否足夠）檢測開關(guān)是否正常工作檢查每一個開頭產(chǎn)是否正常發(fā)信號電線是否接好檢查電線是否連接完好換刀時，刀掉落，而且有拉刀的情發(fā)生刀臂被撞擊并變形換新刀臂并調(diào)整刀具太重造成刀臂變形在換刀前先檢查其