A06B-6140-H030
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
图4是随机刀库的刀库表(部分)，刀具数量为刀库刀座数量加一。
2.2.1 根据T指令检索目标刀所在的刀座号
T指令进行刀具检索时的PMC程序示意如图5所示。其中数据表容量=刀具数容量；检索数据=目标刀号；检索结果=目标刀座号；W1=0：找到检索数据；W1=1：未找到检索数据。
T指令进行刀具检索时的PMC程序示意
图5 T指令进行刀具检索时的PMC程序示意
2.2.2 根据当前位刀座号和目标刀座号计算出旋转方向和旋转步数
IC693CPU331
IC693CPU340
IC693CPU341
IC693CPU363
IC693CPU370
IC693CPU372
IC693CPU366
IC693ALG222
IC693ALG391
IC693ALG442
IC693DNM200
IC693D***302
IC693D***314
IC693MCM001
IC693NIU004
IC693PBS201
IC693PCM300
IC693PCM301
IC693PCM311
IC693PRG300
IC693TCM303
IC693TCM302
IC697ADC701
IC697ADS701
IC697ALG230
IC697ALG320
IC697ALG440
IC697ALG441
IC697ALG444
IC697ALG445
IC697BEM711
IC697BEM713
IC697BEM721
IC697BEM731
IC697BEM733
IC697BEM741
IC697BEM761
IC697BEM764
IC697BEM763
IC697CGR772
IC697CGR935
IC697CHS750
IC697CHS770
IC697CHS771
IC697CHS782
IC697CHS783
IC697CHS790
IC697CHS791
IC697CMM711
IC697CMM712
IC697CMM721
IC697CMM731
IC697CMM741
IC697CMM742
IC697CMM798
IC697CMM799
IC697***790
IC697***914
IC697***924
IC697***925
IC697CPU731
IC697CPU732
IC697CPU771
IC697CPU772
IC697CPU780
IC697CPU781
IC697CPU782
IC697CPU788
IC697CPU789
IC697CPX772
IC697CPX782
IC697CPX928
IC697CPX935
IC697CSE784
IC697CSE924
IC697CSE925
IC697GDC701
IC697GDH701
IC697GDS701
IC697HSC700
IC697LBR701
IC697MCS704
IC697MDL240
IC697MDL241
IC697MDL250
IC697MDL251
IC697MDL252
IC697MDL253
IC697MDL254
IC697MDL340
IC697MDL341
IC697MDL350
IC697MDL640
IC697MDL651
IC697MDL654
IC697MDL671
IC697MDL740
IC697MDL750
IC697MDL752
IC697MDL753
IC697MDL940
IC697MEM713
IC697MEM715
IC697MEM717
IC697MEM719
IC697MEM731
IC697MEM732
IC697MEM733
IC697MEM735
IC697MSC800
IC697MSC801
IC697MSC802
IC697PCM711
IC697PCM712
IC697PWR710
IC697PWR711
IC697PWR720
IC697PWR724
IC697PWR731
IC697PWR732
IC697PWR748
IC697RCM711
IC697VAL132
IC697VAL134
IC697VAL264
IC697VAL301
IC697VAL216
IC697VAL304
IC697VAL306
IC697VAL308
IC697VAL314
IC697VAL318
IC697VAL324
IC697VAL328
IC697VAL348
IC697VDD100
IC697VDD125
IC697VDQ120
IC697VDR150
IC697VDR151
IC697VHD001
IC697VRD008
IC697VRM015
IC697VSC096
IC698CMX016
IC698CPE010
IC698CPE030
IC698CPE040
IC698CRE020
IC698CRE030
IC698CRE040
IC698PSA350
IC698PSD300
IC693CMM321
IC693CPU374-GP
IC693MDL645
IC693MDL740
3HAC025338-003
1700R11ABAEZZZ
1756-HSC/B
1756-l72S
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