加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试(行业文书)
加工中心自动换刀功能及编程
加工中心自动换刀功能及编程加工中心自动换刀功能是通过机械手（自动换刀机构）和数控系统的有关控制指令来完成的。
换刀过程：装刀，选刀，换刀1．换刀过程（1）装刀：刀具装入刀库任选刀座装刀方式。
刀具安置在任意的刀座内，需将该刀具所在刀座号记下来。
固定刀座装刀方式。
刀具安置在设定的刀座内。
（2）选刀从刀库中选出指定刀具的操作。
1）顺序选刀：选刀方式要求按工艺过程的顺序（即刀具使用顺序）将刀具安置在刀座中，使用时按刀具的安置顺序逐一取用，用后放回原刀座中。
2）随意选刀：①刀座编码选刀：对刀库各刀座编码，把与刀座编码对应的刀具一一放入指定的刀座中，编程时用地址T 指出刀具所在刀座编码。
②计算机记忆选刀刀具号和存刀位置或刀座号对应地记忆在计算机的存储器或可编程控制器的存储器内，刀具存放地址改变，计算机记忆也随之改变。
在刀库装有位置检测装置，刀具可以任意取出，任意送回。
（3）换刀1）主轴上的刀具和刀库中的待换刀具都是任选刀座。
刀库一选刀一到换刀位一机械手取出刀具一装入主轴，同时将主轴取下的刀具装入待换刀具的刀座。
2）主轴上的刀具放在固定的刀座中，待换刀具是任选刀座或固定刀座。
选刀过程同上，换刀时从主轴取下刀具送回刀库时，刀库应事先转动到接收主轴刀具的位置。
3）主轴上的刀具是任选刀座，待换刀具是固定刀座。
选刀同上，从主轴取下的刀具送到最近的一个空刀位。
2．自动换刀程序的编制（1）换刀动作（指令）：选刀（T XX）；换刀（M06（2）选刀和换刀通常分开进行。
（3）为提高机床利用率，选刀动作与机床加工动作重合。
（4）换刀指令M06必须在用新刀具进行切削加工的程序段之前，而下一个选刀指令T常紧跟在这次换刀指令之后。
（5）换刀点：多数加工中心规定在机床Z轴零点（Z0）,要求在换刀前用准备功能指令（G28使主轴自动返回Z0点。
（6）换刀过程：接到T XX指令后立即自动选刀，并使选中的刀具处于换刀位置，接到M06指令后机械手动作，一方面将主轴上的刀具取下送回刀库，另一方面又将换刀位置的刀具取出装到主轴上，实现换刀。
加工中心如何实现自动换刀(精)
要实现自动换刀功能主要就是做长度补偿值，因为半径补偿值在软件编程时已经自动加入了。
本文以云南机床厂的加工中心为例，系统为西门子802C。
一、装刀例如要装入T01、T02两把刀 1. 刀库先回零：按下回零键，再按启动按钮即可，此步骤也可不执行。
手动输入： T01 TL（有的机床不需换行也能执行） TL 为此机床自带的换刀宏程序，,不同的机床此宏程序可能名称不同，用法也不同。
在主轴上装入要使用的一号刀，此时即为T01。
2.以T01来做基准刀具，直接对刀到工件坐标系（以G54为例）Z=0,输入到G54的Z值中，此刀的长度补偿值要为0。
3.手动输入“T02 回车TL”，此时T01入库，主轴上装入二号刀，即为T02；对刀到Z=0，注意偏移值（即对刀时不能到达工件坐标系G54的Z向零点而做的偏移，如有对刀仪或偏置块时）。
4.在参数设置中找到2号刀，选择对刀(默认是
D1，在偏移处输入偏移值（为正值），零点G处输入54，按计算即可算出T02的长度补偿值D1了。
二、程序刀具号后面应加入零点偏移，如G54， UG软件中，设置刀具参数时补偿寄存器一项填入数字1就输出D1，输入2就输出D2；
刀补D0必须取消，因为要使用刀补,默认D1不必显示，若刀补为D2时,必须应在程序中加入D2。
格式大致如下： %_N_101_MPF TO1 TL G40 G17 G71 G90
G54 ...... TO2 TL G40 G17 G71 G90 G54 ...... TO3 TL G40 G17 G71 G90 G54 ...... M9 M30 %。
数控铣床自动换刀化改造(刀库式加工中心)
第一章绪论1.1 数控设备的发展历史>第一代数控系统：1952年至1959年，采川电子管元件。
>第二代数控系统：1959年开始，采刖晶体管元件。
>第三代数控系统：1965年开始，采川集成电路。
>第四代数控系统：1970年开始，采刖人规模集成电路及小型通用计算机。
>第五代数控系统：1974年开始，采用微处理机和微型计算机。
1.2 自动换刀系统的意义从换刀系统发展的历史米看，1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期也研制成功了“APT”（刀具程序控制装置）。
1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。
1967年出现了FMS（柔性制造系统）。
1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。
1.1.1 加工中心加工中心机床的出现，加之CAD技术、信息技术、网络控制技术以及系统工程学的发展，为单机数控自动化向计算机控制的多机制造系统自动化方向发展，创造了必要的条件．计算机群控系统即直接数控(Direct NC-DNC)系统，就是这一发展趋向的具体体观。
DNC系统使用一台较大的计算机，控制与管理多台数控机床和数控加工中心，能进行多品种、多工序的加工。
加工中心机床配备有装载多把刀具的刀具库，有自动更换刀具的功能，一次装夹中可以完成钻、镗、铣、铰等工序，特别适用于箱体类零件的多面、多工序加工。
它能完成车削加工的同时，兼有铣、镗、钻孔、攻丝等功能。
1.1.2 柔性制造单元柔性制造单元(FMC)是由中心控制计算机、加工中心与自动交换工件(AWC，APC)装置所组成。
工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工，使得加工的柔性（可编程性）、加工精度和生产效率更高。
在柔性制造单元中，中心控制计算机负责作业调度、自动检测与工况自动监控等功能。
工件装在自动交换工件装置（工作台）上在中心控制计算机控制下传送到加工中心上加工；加工中心接收中心控制计算机传送来的数控程序进行加工，并将工况数据送中心控制计算机处理，如工件尺寸自动检测和补偿，刀具损坏和寿命躲控等。
加工中心的自动换刀系统
加工中心自动换刀装置
一、加工中心自动换刀装置的类型 1.转塔式 更换主轴换刀装置 （1）脱开主轴传动 （2）转塔头抬起 （3）转塔头转位 （4）转塔头定位 （5）主轴传动重新接通
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
一、加工中心自动换刀装置的类型 2.成套更换式 （1）更换转塔 （2）更换主轴箱 （3）更换刀库
六、几种典型换刀过程 1、无机械手换刀
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
六、几种典型换刀过程 2、机械手换刀
加工中心自动换刀装置
六、几种典型换刀过程 3、带刀套机械手换刀
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 2.链式刀库
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 3.格子式刀库
加工中心自动换刀装置
二、加工中心刀库形式 3.格子式刀库
加工中心自动换刀装置
三、加工中心刀库结构
加工中心自动换刀装置
三、加工中心刀库结构
加工中心自动换刀装置
四、JCS-018A加工中心机械手结构 2、机械手抓刀部分的结构
五、其他类型机械手 2、两手互相垂直的回 转式单臂机械手
加工中心自动换刀装置
五、其他类型机械手 3、两手平行的回转式单臂机械手
加工中心自动换刀装置
五、其他类型机械手 4、双手交叉式机械手 （1）机械手移动到机床主轴处-卸装刀具 （2）机械手移动到刀库处送回卸下的刀具
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
加工中心自动换刀装置
四、JCS-018A加工中心 机械手结构 2、机械手抓刀部分的 结构
பைடு நூலகம் 加工中心自动换刀装置
机械手刀库换刀宏程序的开发及调试
在 使 用 内置 刀
（ ）刀 库 用 特 殊 寄 存 器 的设 置 如 图 ２所 示 ， ２
库 之前必 须进 行 必要 的设 置 。三 菱 Ｍ ０数 控 系 统 中 ７
规定 了一 些 固定 的文 件 寄 存 器 （ 下 称 Ｒ 寄存 器 ） 以
通 过编制 Ｐ Ｃ程 序进行 刀库用 特殊 寄存 器的设 置 。 Ｌ
经过 以上 设 置后 ，在 刀库 工作 画 面就 可 以观 察
用 以表征 刀库 的基本 性 能 ，这 些 Ｒ 寄存 器 的功 能 如
下。
到 一刀 具库 ，特 别 是 每 一 刀位 内 的 刀具 号 ，而 且 在 内置刀 库 内是 以同定 的 Ｒ 寄存 器 存 放 每 一 刀号 。在 ｌ Ｍ ０数控 系统 中 ，以 Ｒ ００ Ｒ ０７ 代表 每一 ＝菱 ７ １７０～ １７９
１ 开始刀具库 ０ 开始刀具库 刀 具库 的 刀具 数 Ｏ 非任意设定 ｌ任意设定
图 １ 控制参数寄存器 Ｒ００ １６０的定 义
ｂｔ ：对各 刀具库 的设定 。 ｉ ３ ｂｂ ＝０ ｉ ，刀 库 数 固 定设 置 。即 系 统 内 同 定设 定 有刀库 ３个 ，每个刀 库 内固定设 定 刀具 数为 １０ ２ ，刀 具总数 可达 ３ ０ ６。
ｂ ３ ，可 设 定 的刀库 数 ＝ ，每 一 刀库 内 的刀 ｉ ＝１ ｔ ５
具数可 以任 意 设 定 。刀 具 总 数 可 达 ３ ０ （ 般选 择 ６ 一
刀宏程 序 和相应 的 Ｐ Ｃ程 序 。本 文 将介 绍应 用 三 菱 Ｌ 专用 Ａ Ｔ 令开 发机械 手刀库 换刀 程序 的关键技 术 。 Ｃ 指 ２ Ｍ７ ． ０数 控 系 统 内置 刀 库 的 设 置
［ ＭＯＶ Ｋ １６ ５ Ｏ Ｒ Ｏ １
加工中心的刀库种类及换刀形式
自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。
带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀方法。
换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准的刀柄上，在机外进行尺寸预调整之后，按一定的方式放入刀库，换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具。
在进行刀具交换之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。
存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装到机床以外。
1、刀库的种类刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中的主要部件之一。
根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成不同类型。
常见的几种刀库的形式有哪些。
(1)直线刀库，刀具在刀库中直线排列、结构简单，存放刀具数量有限(一般8把-12把)，较少使用。
(2)圆盘刀库。
，存刀量少则6把-8把，多则50把-60把，有多种形式。
刀具径向布置，占有较大空间，一般置于机床立柱上端。
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。
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，多层圆盘刀库)和多排圆盘刀库。
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。
(3)链式刀库。
链式刀库是较常使用的形式，常用的有单排链式刀库和加长链条的链式刀库。
(4)其他刀库。
格子箱式刀库，，刀库容量较大。
单面式，多面式。
2、换刀方式数控机床的自动换刀装置中，实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
(1)无机械手换刀。
必须首先将用过的刀具送回刀库，然后再从刀库中取出新刀具，这两个动作不可能同时进行，因此换刀时间长。
(2)机械手换刀。
采用机械手进行刀具交换的方式应用得最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。
加工中心刀库形式
加工中心刀库形式13数控技术一田磊 135307127摘要：加工中心有立式、卧式、龙门式等多种，其自动换刀装置的形式更是多种多样，换刀的原理及结构的复杂程度也各不相同，除利用刀库进行换刀外，还有自动更换主轴箱、自动更换刀库等形式。
利用机械手实现换刀，是目前加工中心大量使用的换刀方式。
由于有了刀库，机床只要有一个固定的主轴夹持刀具，有利于提高主轴刚度。
独立的刀库，大大增加了刀具的存储数量，有利于扩大机床的功能，并能较好地隔离各种影响加工精度的因素。
刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中的主要部件之一。
根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成不同类型。
关键词：加工中心自动换刀刀具刀库AbstractMachining center has a vertical, horizontal, gantry, etc, the automatic tool change device form is varied, the principle of tool change and the complexity of the structure are different, in addition to the use of knife library for tool change, and automatically change the spindle box, automatically change the knife library, etc. Using manipulator to realize too change, is the way of tool change is widely used in machining center. Library with the knife, as long as there is a fixed axis machine tool clamping tool, to improve the spindle stiffness. Independent of knife library, greatly increases the storage quantity of cutting tool, which helps to expand the function of machine tool, and can be well isolated various factors that affect the machining accuracy. Knife library to hold the cutting tool, it is one of the main components of automatic tool change device. According to the number of inventory to put the knives and take knife, knife library can be designed into different types.Keywords:processing center automatic tool change the cutting tool knife library1、引言自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。
加工中心刀库形式
加工中心刀库形式摘要：加工中心有立式、卧式、龙门式等多种，其自动换刀装置的形式更是多种多样，换刀的原理及结构的复杂程度也各不相同，除利用刀库进行换刀外，还有自动更换主轴箱、自动更换刀库等形式。
利用机械手实现换刀，是目前加工中心大量使用的换刀方式。
由于有了刀库，机床只要有一个固定的主轴夹持刀具，有利于提高主轴刚度。
独立的刀库，大大增加了刀具的存储数量，有利于扩大机床的功能，并能较好地隔离各种影响加工精度的因素。
刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中的主要部件之一。
根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成不同类型。
关键词：加工中心自动换刀刀具刀库AbstractMachining center has a vertical, horizontal, gantry, etc, the automatic tool change device form is varied, the principle of tool change and the complexity of the structure are different, in addition to the use of knife library for tool change, and automatically change the spindle box, automatically change the knife library, etc. Using manipulator to realize too change, is the way of tool change is widely used in machining center. Library with the knife, as long as there is a fixed axis machine tool clamping tool, to improve the spindle stiffness. Independent of knife library, greatly increases the storage quantity of cutting tool, which helps to expand the function of machine tool, and can be well isolated various factors that affect the machining accuracy. Knife library to hold the cutting tool, it is one of the main components of automatic tool change device. According to the number of inventory to put the knives and take knife, knife library can be designed into different types.Keywords:processing center automatic tool change the cutting toolknife library1、引言自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。
加工中心不同刀库的换刀方法和指令
加工中心是拥有刀库和自动换刀装置的数控加工设备。
刀库的种类有很多种，换刀的方法及换刀指令的编写和执行也各不相同。
下面，就为大家总结一下几种常见刀库的换刀方式及其指令。
斗笠式刀库的换刀:斗笠式刀库大多采用固定地址换刀方式，刀具号与刀座号存在一一对应的关系。
斗笠式刀库的换刀动作是依靠刀库的横向移动与主轴的上下移动来实现的，这种方式简称为主轴换刀方式。
由于没有换刀机械手，所以选刀动作不能在换刀动作之前预选，而是将换刀指令与选刀指令编写在同一个程序段中，其指令格式为M06 TXX。
执行这个指令时，刀库首先找到指令中主轴上需要换下的刀号所对应的刀座，并将其转到换刀位置，使主轴上的刀具换回到刀座中。
接下来，刀库再找到指令中需要换上的刀具，将其转到换刀位置，并换上主轴。
因为不能预选刀具，这个指令如果将Tx x放在M06之前就是无效的，最终选刀的动作还是在执行M06时执行，如果M06后面没有Tx x，系统就会报错。
圆盘式和链式刀库的换刀:圆盘式刀库和链式刀库一般会采用随机地址的换刀方式，刀具号与刀座号并不是一一对应，而是随机的，但数控系统能够记忆其对应关系。
圆盘式和链式刀库采用机械手进行换刀，换刀前可以对新换上的刀具进行预选。
刀具指令Tx x控制刀库旋转，并将选中的刀具转至换刀工作位置，而换刀指令M06控制换刀机械手的动作，实现主轴刀具与刀库换刀位置处新旧两把刀具的交换。
圆盘式和链式刀库的选刀指令与换刀指令可以编写在同一个程序段，也可以分在不同程序段编写，因此选刀与换刀动作也可以一起执行或分开执行，其指令格式为TXXM06。
执行这个指令时，刀库首先将指令中要换上的刀具转到换刀位置，然后机械手将刀库刀具与主轴刀具交换。
了解了以上两种换刀方式，我们可以对比一下哪种更好。
结果显而易见，第二种换刀方法将选刀动作与加工动作重叠在一起，这样换刀时就不必选刀而直接换刀，使加工效率得到了提高。
不同机床厂家的不同规定:不同的机床生产厂家对于换刀方法、换刀指令及其执行方式也有不同的规定。
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————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ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”。
加工中心刀库调试方法
加工中心刀库调试方法前言：我司常用的加工中心的刀库分为两大类：1、圆盘刀库，也叫刀臂式刀库；2、斗笠刀库。
斗笠刀库常用的两种：1、气动式；2、电动式一、圆盘刀库的调试1、检查刀臂的平直度将百分表固定在主轴上，检测刀臂两端是否平直，如果不平直则必须校正或通知刀库厂家处理。
（平直度在0.10mm 以内）。
刀臂检测没有问题后，再把三段式校刀器A 件、B 件分别装在主轴和刀臂上，用C 件的松紧度作为参照来调整刀库位置。
2、大体校正刀库位置将刀臂摆到扣刀位置（即在主轴下面，注意观察位置是否已经到位：刀臂将有一段时间保持固定不动，就可以确认已到达扣刀位置），大体校正刀臂和主轴中心孔的位置。
3、调整刀库的水平度把百分表固定在工作台上，通过支架和刀库的调整块来校正刀臂前后、左右的水平度（水平度在0.15mm以内）如果左右水平度超差，可以用铜箔垫在刀库支架底部来调整。
4、准确校正刀库位置准确校正校正好刀臂和主轴中心孔的位置标准的位置应当是，Ｃ件可以轻松通过Ｂ件而进入Ａ件的内孔。
注意：刀臂位置相对主轴要往前0.1mm-0.2mm，坚决不能往后，否则换刀时刀臂容易将主轴打坏。
5、再检查刀库水平度校正好刀臂和主轴中心孔的位置后，再检查刀臂前后、左右的水平度。
若水平度超差，则需要重新校正，如此重复第3和第4步，直到符合要求（水平度在0.15mm以内）。
6、检查刀盘电机和刀臂电机的旋转方向检查刀盘和刀臂的旋转方向是否正确。
刀盘正转正确的方向应当是刀套号在递增；刀臂正确的旋转方向应当是刀臂的缺口往前走（注意：刀臂没有反转）。
刀臂的正确旋转方向8、检查刀套信号用手按动刀套上下的电磁阀，检查刀套上检测到位、下检测到位的信号是否正确。
三菱系统： X20A （刀套上到位检测信号），X209（刀套下到位检查信号） 发那科系统：X8.5（刀套上到位检测信号），X8.6（刀套下到位检查信号）9、检查刀臂信号用扳手旋转刀臂电机尾端，检查刀臂刹车信号、扣刀信号是否正确。
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加工中心是一种用于在机械制造业中进行高精度、高效率切削加工的设备。
在加工中心中，刀具是起到关键作用的工具，因此刀具的选择和使用十分重要。
为了提高生产效率，减少人力成本，加工中心通常配备有刀库和自动换刀程序。
刀库是用于存放和组织各种刀具的设备，可以是一个简单的工具车，也可以是一个复杂的机械自动刀库。
刀库的形式直接影响到刀具的快速更换和选择的便捷性。
刀库的形式通常有以下几种：1.手动刀库：这是一种简单的刀具存放方式，操作人员需要手动将刀具放入和取出刀库。
这种方式比较容易实现，但是效率较低，不适合高产量的生产。
2.机械式刀库：这是一种半自动的刀具存放方式，刀具的放入和取出通过机械装置来实现。
操作人员只需按下相应的按钮或操作面板上的控制按钮，机械装置就会按照预定的程序进行刀具的换取。
这种方式相对于手动刀库来说效率更高，但仍然需要操作人员的参与。
3.自动式刀库：这是一种完全自动的刀具存放方式，刀具的放入和取出由机械装置自动完成。
机械装置按照预定程序自动和选择需要的刀具，并将其取出并装入主轴。
这种方式适用于高产量、高频率的生产，减少了人工干预的时间和机会。
刀库形式的选择取决于生产的具体要求和预算，需要根据实际情况进行选择。
自动换刀程序是用于控制刀具换取的程序，其目的是实现对刀具的快速且精确的换取。
自动换刀程序的调试主要包括以下几个步骤：1.刀具测量：在自动换刀程序调试之前，需要进行刀具的测量，包括刀具长度、半径等参数的测量，以确保程序的准确性。
刀具测量可以使用专门的刀具测量仪进行，也可以使用机床自带的刀具测量功能进行。
2.建立工件坐标系：在自动换刀程序中，需要指定刀具在切削时的位置，而刀具的位置是相对于工件坐标系来确定的。
因此，在调试自动换刀程序之前，需要先建立工件坐标系，并确定刀具换取位置的坐标。
3.轨迹规划：自动换刀程序需要通过规划刀具换取的轨迹来实现换取操作。
轨迹规划的目标是确保刀具在换取过程中的安全性和准确性。
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。
加工中心刀库自动换刀的控制
#" 镗刀杆! $" 镗刀! (" 上下调整螺钉 ’" 两侧调整螺钉
图! #
此刀具的特点：可用于组合机床或其他机械加工机 床，结构紧凑，制造简单，使用灵活。效率高，且在刀 具磨损后可调整继续使用，有效延长刀具寿命，减小机 床夹具调整时间。
（ 收稿日期：$&&5&$#5 ）
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冷加工
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刀! ! 具
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（ # ） 刀套垂直到位，发出到位信号，主轴定向给出 位置到达确认信号。 （ $ ） 机械手从原始位置起动，旋转 %&’ 到达机械手 夹刀位置。 （ ( ） 机械手抠刀到位发出停止信号，把刀具从主轴 和刀套中取出，机械手电动机停止。 （ ) ） 抠刀确认及刀具松开给出到位信号。 （ * ） 刀具夹放松完毕，起动机械手旋转 +*&’ ，到达 刀具更换位置。 （ % ） 机械手电动机停止信号使机械手电动机停止。 （ +& ） 装刀确认及刀具夹紧给出到位信号。 （ ++ ） 机械手电动机起动，使机械手回到原始位置。 （ +, ） 机械手电动机停止信号，使机械手电动机停 止。 （ +- ） 机械手原始位置开关发信号。 （ +# ） 控制刀套翻转 （ 水平） 的电磁气阀得电。 +$ ） 刀套翻 转 处 于 水 平 位 置 的 接 近 开 关 发 信 号 （ （ 刀库换刀动作完成） 。 刀库及机械手的动作可以由 ./ 来控制，也可以由 01/ 来控制，由于该刀库选用的普通的 三 相 异 步 电 动 机，故采用 01/ 来控制刀库及机械手的动作。由于该机 床数 控 系 统 为 *#&23 456789:;7， 它 内 部 集 成 了 <) — -+$ —,20 的 01/ 系统，为 01/ 编程控制刀库和机械手 的动作提供了方便。01/ 程序设计采用了模块化、参数 化和标准化的编程方法，按控制功能将程序块分成不同 的功能块，利用程序块形式的参数编程特点，将控制功 能程序标准化。程序结构如图 - 所示。
加工中心自动换刀系统设计说明书
摘要加工中心是现代机械加工中用得最多的设备之一，而自动换刀装置作为加工中心的核心部件，一直处在不断改进之中。
本课题要求设计一台小型加工中心的刀库及自动换刀装置。
本次设计分为两大部分。
首先，主要针对目前机床上常用的几种类型的刀库（鼓盘式刀库、链式刀库、格子盒式刀库等）进行了比较分析，最终选用链式刀库结构，选择伺服电机驱动，采用蜗杆蜗轮装置减速，并完成了链条的选择和链轮的设计计算。
另外，选择双臂单爪机械手结构，对其运动作了详细的分析，最终将换刀运动分解为手臂的伸缩，手架的伸缩和回转三个动作。
全部采用液压系统进行控制。
在合理选用液压缸之后，绘制出了液压系统控制图、机械手动作原理图，基本完成了自动换刀装置的设计工作。
关键词：伺服电动机驱动；链式刀库；机械手换刀；液压系统控制AbstractProcessing Center is a modern mechanical processing equipment used in one of the largest and automatic tool change device as the core parts processing center, has been in the continuous improvement of. The topics designed a small knife processing center for devices and automatic tool change. The design is divided into two parts. First of all, the main view of the current machine, commonly used for several types of knives (knives drum disc library, the chain knife, knife lattice cassette library, etc.) a comparative analysis, the final choice of the chain knife structure, choice of servo motor Driver, a worm worm deceleration devices, and completed the chain and sprocket of the choice of design and calculation. In addition, the choice of single-claw manipulator arms structure, its movement made a detailed analysis will eventually ATC campaign for the decomposition of the telescopic arm, hand-stretching and rotating the three movements. All the hydraulic system used to control. A reasonable choice of hydraulic cylinders, to map out plans of the hydraulic control systems, mechanical hand movements schematics, basically completed the installation of automatic tool change the design work.Keywords：The servo motor actuates; Chain knife storehouse; The manipulator trades the knife; The hydraulic system controls目录目录摘要 (I)Abstract (Ⅲ)1 绪论1.1 本课题的来源、目的及意义 (1)1.1.1 课题的来源 (1)1.1.2 本课题研究的目的 (1)1.1.3 本课题研究的意义 (1)1.2 课题背景及国内外研究现状 (2)1.3 本课题研究的主要内容 (3)2 刀库及换刀机构总体结构设计2.1 刀库的结构设计 (3)2.1.1 方案分析比较 (3)2.1.2 刀库容量的确定 (6)2.1.3 刀库选刀方式的确定 (6)2.1.4 刀库的设计及计算 (6)2.2 自动换刀装置设计 (13)2.2.1 方案分析比较 (13)2.2.2 机械手自动换刀工作流程设计 (13)2.2.3 换刀机械手结构设计 (22)2.2.4 换刀手手臂和手爪结构设计 (23)2.2.5 液压缸、活塞杆的选择 (24)2.2.6 液压系统工作原理 (26)设计总结 (27)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1课题的来源及研究目的和意义1.1.1课题的来源刀库和机械手是加工中心稳定可靠运行的关键功能部件。
加工中心换刀详细说明
加工中心换刀说明
第四步（5）：换刀臂旋 转180度换刀后主轴夹紧 刀具 一般情况此动作不会有什 么故障
刀具需要检测主轴夹紧信 号 如果主轴夹紧信号没有， 将停在此位置 故障时先问清楚是否已换 刀，因为在换刀时有两个 90度位置
注意:各换刀信号是否一直有（如刀套主轴 侧到位信号，ATC门开信号）
加工中心换刀说明
第四步（5）：换刀臂在 90度位置旋转0度位置 一般情况此动作不会有什 么故障
注意:各换刀信号是否一直有（如刀套主轴 侧到位信号，ATC门开信号）
加工中心换刀说明
第五步：ATC门关闭
一般情况此动作不会有什 么故障 系统需要检测ATC门关闭 信号 如没有此信号，X，Y轴将 不能移动，一直等待此信 号，
Hale Waihona Puke 一加工中心换刀说明
第四步（1）：换刀臂旋 转 接下来就是换刀臂旋 转。 如果换刀臂不旋转有以下 原因 1、ATC门到位信号没有， 系统以为ATC门还在关闭 状态。 2、刀套到位信号没有。 3、大隈机床换刀主轴必 须有刀 如图一是刀套到位信号位 置
一
加工中心换刀说明
第四步（2）：换刀臂旋 转90度 换刀臂先旋转90度抓刀。 抓住刀后，主轴松刀 如果换刀臂停在抓刀位置 不旋转有以下原因 1、没有主轴松刀到位信 号（又有以下原因：1.主 轴松刀传感器失效，2.液 压阀没有动作，松刀靠液 压松的）
如图一是刀套到位信号位 置
加工中心换刀说明
第四步（3）：换刀臂在 90度位置向前伸出 换刀臂在90度抓刀后执行 10-3这个动作。 一般情况此动作不会有什 么故障
注意:各换刀信号是否一 直有（如刀套主轴侧到位 信号，ATC门开信号）
加工中心换刀说明
第四步（4）：换刀臂在 90度位置向前伸出后换刀 臂旋转180度换刀 如图执行10-4这个动作。 一般情况此动作不会有什 么故障 注意:各换刀信号是否一 直有（如刀套主轴侧到位 信号，ATC门开信号）
数控机床斗笠式刀库换刀宏程序的开发和调试
Ｎ ７ ４ （ 刀库 后 退 指令 ） １０Ｍ２ ；发 Ｎ１０Ｍ８ （ 出换 刀 宏 程 序 ） ８ Ｏ 退 Ｎ１０Ｍ９ 宏 程 序结 束 ） ９ ９（ Ｎ ０ ０（ 入 刀库 调 整 区 间 ） ２ ０Ｍ２ 进 Ｎ １ ５（ 库 旋转 ） ２ ０Ｍ２ 刀 Ｎ ２ １（ 出 刀库 调 整 区 间 ） ２ ０Ｍ２ 退
转 调 整 ” 区 间 （ 程 序 Ｎ Ｏ —— Ｎ ２ 步 ） 在 此 区 宏 ２０ ２０ ，
Ｎ９ Ｍ２ 发刀 库 前进 卡刀 指 令 ） Ｏ ３（
Ｇ０ Ｘ０ １ ４ ．
Ｎ１ ０Ｍ２ 发 松 刀指 令 ） ０ ７（
（ ４ ． ＸＯ １
间，刀库旋转的停止条 件是 “ 当前 刀号 ”与 “ 主轴 刀
Ｎ ＯＭ５ （ ５ Ｍ９ 主轴停／ 冷却停 ）
Ｎ６ １ ； 主轴 定 位 ） ０Ｍ ９ （
Ｎ ０Ｇ ０ ２ ０（ 轴 下 到 换 刀 点 ，位 置 由 ＃２ ３ ８ ３ Ｐ Ｚ Ｚ ０８
设定）
执行 “ 当前刀号 ”与 “ 主轴刀号 ” 是否相等 的判断 （ 见 宏程序第 Ｎ ５步） ４ 。如果不相等 ，那 么跳转到 “ 刀库旋
号” 相等，而常规 的刀库旋 转 的停 止条件是 “ 当前刀
号 ” “ 令 刀 号 ” 等 。 这 点 必 须 充 分 注 意 ，且 须 与 指 相 在 Ｐ 程 序 中处理 ，程 序处 理 如 图 １ 示 。 Ｉ 所 （ 转第 ６ 下 ０页）
电工技术 ｆ０ ０ｌ １ ２ ７期 ｆ ３ ９
刀 。如果在 手 动 维修 状 态 转 动 了刀 盘 ，那 么 换 刀点
“ 当前位 置 刀 号 ”发 生 了 变 化 ， 如 果 再 按 宏 程 序 规 定 的顺 序 动作 ，就 会 发 生 刀 具 与 主 轴 碰 撞 的 严 重 事 故 ， 因此 必 须 加 上 保 护 程 序 。 其 动 作 为 ： 如 果 “ 前 刀 当 号 ” “ 轴 刀 号 ”不 相 等 ，那 么 命 令 刀 盘 旋 转 ， 直 与 主 到 “ 前 刀 号 ”与 “ 轴 刀 号 ”相 等 ， 刀 盘 停 止 旋 当 主 转 ，再 执行 正 常 换 刀 程 序 。 在 宏 程 序 上 要 做 的 处 理 是
加工中心自动换刀程序的设计与调试
ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ．Ｆ ａ ｃ ｔ ｈ ａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ Ａ Ｔ Ｃ ｍａ ｋ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ａ ｇ ｏ ｏ ｄ ｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｐ ｕ ｔ ｓ ｕ ｐ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ —
Ｌ Ｉ Ｕ Ｌ ｕ．Ｃ ＨＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ
（ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ ５ １ ０ ３ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｔ ｏ ｏ ｌ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ，ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ＰＬ Ｃ ｏ ｆ ＮＣ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ＡＴＣ ｗａ ｓ ｄ ｅｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ．Ｔｈｅ ｄ ｅ ｂｕ ｇ ｇ ｉ ｎｇ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
关键词 ：加工 中心 ；自动换 刀；Ｐ Ｌ Ｃ ；触摸屏
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １— ３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ３ ）２ ０—０ ６ ４— ４
Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｂｕ ｇ ｇ ｉ ｎｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ＡＴＣ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｃｅ ｎｔ ｅ ｒ
加工中心刀库的安装与调试
与之前的文件名对应，该参数设为“Toolchange”
完成参数设置
（三）PLC程序编制
第一步：通过电磁阀动作气缸活塞推出（M21）
第二步：将刀库推至右位，右位传感器发出有效信号， 刀库按照就近原则将目标刀具旋转至换刀位。 （M23）
右位传 感器
换位电机
气缸 刀库左位传感器 刀库右位传感器
开关型霍尔传感器 永久磁铁 与换位电机同轴相连
红色棘轮与 伞状刀库同 轴相连
棘轮机构
白色主动轮 由电机驱动
实现电机每转一圈，刀库更换一个刀位
拉钉 刀柄
铣刀
松刀、 抓刀 气缸
气缸
通过主轴准停来保证主 轴上的键正好插到刀柄 的槽中，从而传递扭矩 到刀具上
PROFIBUS总线 输出端X6
PP72/48模块
PROFIBUS 电缆的准备 PCU 为PROFIBUS 的主设备，每个PROFIBUS 从设备（如PP72/48） 都有自己的总线地址，因而从设备在PROFIBUS 总线上的排列次 序是任意的。PROFIBUS 的连接请参照下图。PROFIBUS 两个终端 设备的终端电阻开关应拨至ON 位置：
开始
G500 D0 ;取消零点偏移，取消刀具补偿
M21
;气缸推出刀库
;PLC 将“读入禁止”(V32000006.1)置位，使该固定循环停止
;M功能执行完成后，PLC 将“读入禁止”复位，使该固定循环继续执行
G4F0.5 ;延时0.5秒
G91G1Z10 ;Z轴上升，还刀完成
F1000M23 ;刀库旋转寻找目标刀位
总线设备（PP72/48）在总线上的排列顺序不限。但总线设备的 总线地址不能冲突 –即总线上不允许出现两个或两个以上相同的 地址。
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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。
M06--- 自动换刀指令。
本指令将驱动机械手进行换刀动作，不包括刀库转动的选刀动作。
M19--- 主轴准停。
本指令将使主轴定向停止，确保主轴停止的方位和装刀标记方位一致。
在大部分加工中心系统中， M19 包含在 M06 中，因此不需要另外给定。
对于不用机械手换刀的斗笠式刀库和主轴移动式换刀的立、卧式加工中心而言，其在进行换刀动作之时，是先取下主轴上的刀具，再进行刀库转位的选刀动作，然后再换上新的刀具。
其选刀动作和换刀动作无法分开进行，故编程上一般用“ Txx M06 ”的形式，不能分离使用。
而对于采用机械手换刀的加工中心来说，可以合理地安排选刀和换刀的指令的书写位置和格式。
在对加工中心进行换刀动作的编程安排时，应考虑如下问题：
（ 1 ）换刀动作必须在主轴停转的条件下进行。
（ 2 ）换刀点的位置应根据所用机床的要求安排，有的机床要求必须将换刀位置安排在参考点。