斗笠式刀库换刀过程的控制

NC老人

斗笠式刀库换刀过程的控制


0 前言
加工中心是为了满足产品的批量生产，通过自
动更换不同的刀具在一次装夹中完成相应工序的
全部加工，因此大大提高了加工效率。加工中心是
通过自动换刀系统实现刀具的自动换取的，根据刀
库选取的不同，换刀系统的控制方式也不同。刀库
按其结构的不同分为斗笠式和凸轮式。斗笠式刀
库的特点是换刀过程简单，但对刀库的定位要求
高，而且在换刀过程中需要轴配合其动作。凸轮式
刀库换刀过程复杂，有两个机械手配合其动作，换
刀速度快。斗笠式刀库的换刀过程需要轴的参与，
而PLC是无法直接参与数控轴的控制。南京四开
SKY2001的NC程序可以把轴控制与PLC控制有
机的结合，它可以按一定的逻辑控制PLC和轴，从
而实现包含轴移动的换刀控制。

1 刀库动作简介
刀库的换刀动作如下：1)刀库转到换刀坐标
处，如图1(a)所示；2)主轴准停；3)刀库前进(抓旧
刀)，如图1(b)所示；4)主轴松刀；5)z轴向上移动
(让出刀库旋转尺寸)，如图1(c)所示；6)刀库旋转
(选刀)，如图1(d)所示；7)Z轴向下移动(移动至
换刀位置)，如图1(e)所示；8)主轴紧刀(抓新刀)；
9)刀库后退(换刀结束)，如图1(f)所示。




2 斗笠式刀库控制中的几个难点

2．1 主轴的定位精度
斗笠式刀库在换刀过程中对主轴的定位精度
要求是非常高的，这是由标准刀具BT600和主轴
的结构决定的。标准刀具B1、600有两个对称的定
位键槽，相应主轴上有两个配合键。这就要求主轴
在换刀过程中始终定位到同一位置。只用PLC控
制是不能实现上述要求的，还需要主轴和NC程序
的配合才能实现。当系统检测到该程序执行
M06TXX信号时，NC程序发出换刀准备和主轴定
位信号，PLC控制主轴变频器使主轴定位，由主轴
编码器反馈主轴位置给NC程序，由NC程序检测
主轴是否定位到要求范围内，定位完成后NC程序
发出换刀开始信号并传输给PLC。控制流程图如
图2所示：




2．2 Z轴的定位精度
z轴的定位精度指的是z轴准确定位到图1
(c)和图1(e)所示的位置，NC程序是通过Rapid命
令快速定位到换刀点和上升点，坐标值是通过多次
实验测量出来的。定位完成后接近开关的信号传
输给PLC，PLC将顺序执行下一动作。
2．3 PLC与NC程序的配合
PLC在整个换刀过程中主要控制刀库的正／
反转、刀库的前进／后退、松刀／紧刀阀的动作以及
换刀动作顺序。主轴的上升、下降和定位都是由
NC程序控制的，所以在整个换刀过程中PLC与
NC程序的配合是重点也是难点。
在整个换刀过程中动作顺序是由PLC控制
的，应用PLC中的D存储器，D存储器中放置的不
同数字代表换刀过程的不同动作(参见表1)。



从表1和图1中可以知道，NC程序和PLC的
配合应该在D800=3和D800：5的动作。当
D800：3时，动作如图1(b)所示，下一动作如图1
(c)，Z轴上升，这就要求NC程序和PLC的配合，
所以当松刀完成后，PLC会发出一个信号给NC程
序，NC程序将控制Z轴上升。当D800=5，动作
如图1(d)所示，下一动作如图1(e)，Z轴下降到换
刀点，这就要求NC程序和PLC的配合，所以当刀
盘回转到位后，PLC会发出一个信号给NC程序，
NC程序将控制z轴下降到换刀点。当D800=8
时，换刀完成，PLC会发出一个信号给NC程序，
NC程序将执行M06TXX后的命令。
PLC和NC程序的配合体现在当换刀过程中
需要z轴动作时，PLC就会提前告诉NC程序，NC
程序会根据PLC所给的条件判断该执行什么命
令，NC程序执行完毕后会告诉PLC命令执行完
毕，PLC将顺序执行下一动作。PLC和NC程序
的配合在整个换刀过程中至关重要，只有配合的恰
到好处才能顺利完成整个换刀过程。

结 论
根据斗笠式刀库控制的一般原理，通过PLC
与SKY一2001数控系统的配合，将斗笠式刀库成功
的应用于SKVMC-600加工中心中。

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hhden

有道理啊 我刚刚接触斗笠式刀库