A06B-0524-B251
基于Fanuc系统的四轴加工中心的刀库能完成自动换刀。在自动交换刀具时，应保证交换前后刀具都处于正确的位置。刀库换刀机构都应用足够的刚度，可靠性高。换刀时间尽可能短，操作安全，且刀具管理方便。刀库特点如下：
(1)刀库的容量为32把刀，并具有刀具测量系统。
(2)机床配备RENISHAW TS 27 R刀具测量头，具备刀具长度、直径测量功能，并可检测刀具断裂和破损情况。
(3)刀库具有的各种保护功能：
·急停保护。
·T坐标第2限位超程保护。机床的换刀点在机床“Y”坐标的工作行程外部，所以“Y”向行程有2个限位开关保护，1个是工作行程的限位保护，另一个是换刀限位的保护。机床自动换刀时，首先要将“Y”向行程限位切换为换刀保护限位，换刀完成时，各个坐标自动回到加工区域中，并且PMC自动将“广向换刀限位切换为“y’’向行程限位保护。
·各动作互锁保护。机床的刀库安装在机床的横梁侧面，所以在刀库的外围安装了防护门，以防在换刀时有人接近发生***。防护门打开时机床自动切换到手动方式，并且不能进行换刀操作。机床的各个换刀动作之间都有到位检测开关，动作不到位就不能进行下一步动作。
1 机床换刀系统设计
1.1 刀库换刀的种类及选用
(1)顺序换刀。按照工艺要求依次将所有的刀具插入刀库的刀座中，顺序不能错，加工时按顺序调刀，已经使用过的刀具可以放回到原来的刀座内，刀具号和刀座号之间的关系不会随着刀具的交换而改变，而一直保持一一对应关系。此种换刀方式不需要刀具识别，结构简单，工作可靠，但是刀库和刀具的利用率低。
(2)随机换刀。对刀库中的每把刀具进行编号，刀库上装有位置检测装置，刀库上设有机械原点，在PMC内部设置一个模拟刀库的刀具表，刀具编号可任意设定，一旦设定不应随意改变，刀具表与实际刀库中的刀具的位置始终保持一致，此种换刀方式稳定性、可靠性高，刀具号和刀座号之间的关系随着刀具的交换而改变。因此，随机换刀方式比较灵活，又可以节省换刀时间所以本机床采用了随机换刀形式。
1.2 换刀系统总体结构
机床刀库安装在机床的横梁侧面，刀库采用随机换刀方式。刀库电机为步进电机，机械手传动机构为凸轮机构，机床换刀系统总体结构如图2所示。从图2中可以看出机床换刀系统由刀库主体和主轴2部分组成。其中刀库主体由刀库和机械手2部分组成：刀库由刀库电机和位置检测开关组成，机械手由机械手电机和机械手到位检测开关2部分组成；主轴换刀部分由松/夹刀气缸和检测开关2部分组成。
换刀系统总体结构
图2换刀系统总体结构
1.3 刀库换刀方式
本机床有3种换刀方式，即自动换刀、半自动换刀和手动换刀。每种换刀方式的具体介绍如下所述：
(1)自动换刀。
当执行到加工程序中的换刀指令时或是操作者在“MDI”方式下输入换刀指令时，机床能够自动完成一系列的换刀动作，刷新刀具表，并且能够回到加工区域。
(2)半自动换刀。
操作者把机床主轴开到换刀点时，执行半自动换刀指令，机床可以完成刀具交换动作，并能够自动刷新刀具表，但是机床不能自动回到加工区域中，需要手动操作。
(3)手动换刀。
机床配备手动换刀盒，需要将机床开到换刀点，然后可以分步执行换刀动作。此方式不能自动刷新刀具数据表。也不能自动回到加工区域中，此种换刀方式主要用于刀库的调试及维护。
2 换刀系统的控制
在换刀控制时，通常可以将刀具交换分为2个步骤，一是完成搜索刀库中的目标刀具，二是刀具交换的具体动作。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，刀库旋转方向(目标刀具所在刀套的***短路径)的判别，从而完成目标刀具的搜索，为刀具的交换做准备。机床的PMC程序通过刀库的接口信号对其进行换刀等一系列动作的控制。图3是加工中心的刀库控制流程。
刀库控制流程图
图3刀库控制流程图
2.1 刀库随机换刀时序
(1)因为刀具号和刀座号之间是随机安装的，因此当程序的目标刀号发出后，首先要根据数据表所记录的刀具号和刀座号的对应关系检索出对应的刀座号。
(2)根据目标刀座号和当前位的刀座号计算出旋转步数和旋转方向驱动刀库电机旋转，当前位和目标位一致后停止刀库电机，进行主轴刀具交换。
(3)当刀具交换完成后，更新刀具表上的主轴刀号和当前位的刀号，完成整个换刀时序。
2.2 随机换刀的PMC处理
首先根据刀库的排刀情况建立刀具数据表，Fanuc 0i MC数控系统没有刀具表，刀具表是借用PMC中的数据表，刀具数据表如图4所示。
刀具数据表
图4刀具数据表
A06B-6070-H005
A06B-6070-H500
A06B-6070-H600
A06B-6076-H005
A06B-6076-H102
A06B-6076-H105
A06B-6077-H002
A06B-6077-H002电源
A06B-6077-H106
A06B-6077-H111
A06B-6077-H111 A06B-6077-H106
A06B-6077-K141
A06B-6077-K142
A06B-6078-H111#H500
A06B-6078-H202#H500
A06B-6078-H202#H500
A06B-6078-H206
A06B-6078-H206#H500
A06B-6078-H211
A06B-6078-H211#500
A06B-6078-H211#H500
A06B-6078-K811 FANNUC线
A06B-6078-K841/A250-8003-X691短接棒短路棒
A06B-6079-H101
A06B-6079-H103
A06B-6079-H104
A06B-6079-h104/H105 A06B-6079-h103
A06B-6079-H105
A06B-6079-H106
A06B-6079-H106 A06B-6079-H103
A06B-6079-H201
A06B-6079-H201
A06B-6079-H203
A06B-6079-H203 H202H201H105
A06B-6079-H204
A06B-6079-H205
A06B-6079-H206
A06B-6079-h207
A06B-6079-H207
A06B-6079-H208
A06B-6079-H209
A06B-6079-H291
A06B-6079-H305
A06B-6079-H401
A06B-6080-H006
A06B-6080-H301
A06B-6080-H302
A06B-6080-H303
A06B-6080-H304
A06B-6080-H305
A06B-6080-H306
A06B-6080-H308
A06B-6081-H101
A06B-6081-H103
A06B-6081-H106
A06B-6082-H206
A06B-6082-H206#H510
A06B-6082-H211
A06B-6087-H115
A06B-6087-H115电源
A06B-6087-H126
A06B-6087-H126 H115
A06B-6087-H126 电源
A06B-6087-H130
A06B-6087-H130 a06b-6082-h211
A06B-6087-H130
A06B-6087-H137
A06B-6087-H137
A06B-6087-H155
A06B-6088-H215
A06B-6088-H215#H500
A06B-6088-H222#H500
A06B-6088-H226
A06B-6088-H226#H500
A06B-6088-H230
A06B-6088-H230#H520
A06B-6088-H245
A06B-6088-H315/h226 A06B-6088-H222
A06B-6089-H102
A06B-6089-H105
A06B-6089-H106
A06B-6089-H201
A06B-6089-H201 H203
A06B-6089-H203
A06B-6089-H500
A06B-6090-H004
A06B-6090-H006
A06B-6090-H008
A06B-6090-H234
A06B-6091-H145
A06B-6091-H130
A06B-6091-H175
A06B-6093-H101 A06B-6093-H102
A06B-6093-H102
A06B-6093-H103
A06B-6093-H112
A06B-6093-H112
A06B-6093-H113 H114
A06B-6093-H151
A06B-6093-H152
A06B-6093-H154
A06B-6093-K002/A230-0533-X0082节电池盒
A06B-6096-H101
A06B-6096-H102
A06B-6096-H103
A06B-6096-H204H205H206H207H208
A06B-6096-H105
A06B-6096-H106
A06B-6096-H106H105H104H103
A06B-6096-H108
A06B-6096-H116
A06B-6096-H201
A06B-6096-h201 A06B-6096-H105
A06B-6096-H203
A06b-6096-H202H201
A06B-6096-H205
A06B-6096-H206
A06B-6096-H207
A06B-6096-h208 A06B-6096-h207
A06B-6096-H218
A06B-6096-H218#H
A06B-6096-H301 H302 H303 H304 H305 H306 H307
A06B-6096-H301H302H303 H304H305H306H307
A06B-6096-H307
A06B-6096-H307 A06B-6079-H204H205H206H207H208
A06B-6097-H204
A06B-6100-H001 H002 H003 H005
A06B-6100-H003 A06B-6100-H005
A06B-6100-H004
A06B-6100-H004 A06B-6100-H002
A06B-6102-H106
A06B-6102-H106#H520
A06B-6102-H202
A06B-6102-H206#H520
A06B-6102-H211
A06B-6102-H211#H520
A06B-6102-H211#H520 A06B-6102-H206#H520
A06B-6102-H211#H520电源
A06B-6102-H215
A06B-6102-H215#520
A06B-6102-H215#H520
A06B-6102-H222
A06B-6102-H222#520
A06B-6102-H222#H520
A06B-6102-H226
A06B-6102-H226#H520
A06B-6102-H230
A06B-6102-H230#H520
A06B-6104-H245
A06B-6105-H001
A06B-6105-H002
A06B-6105-H002
A06B-6105-H003
A06B-6107-H001
A06B-6107-H002
A06B-6107-H003
A06B-6107-H005
A06B-6107-H006
A06B-6107-H007
A06B-6110-H006
A06B-6110-H011
A06B-6110-H015