链式刀库的调试步骤

刀库调试步骤
一、链式刀库的简介
1．为了提高数控龙门镗铣床在批量加工中的效率，我厂自行开发了重型链式刀库，刀库容量在现有的两米至五米重型及超重型数控龙门加工中心产品中，分为40把刀，60把刀两种(也可多把刀)，其中刀库内刀具类型有ISO50号，ISO60号两种（即大小刀），传动比为1：160，刀库装刀具时采用固定刀座形式，刀库可正、反向回转，就近找刀，位置控制采用西门子绝对值编码器，刀库零点已存在，不需回零，刀座60号刀（或40号）即ISO60号刀套位对应为刀库零点。

2．本机床刀库电机采用西门子公司的交流伺服电机。

采用粗定位和精定位两次定位，来完成刀库的准确定位。

刀库运行条件：
（A）机械手不在刀库侧(在中间位)
（B）刀库自动换刀位处于紧刀状态
（C）刀库手动换刀位处于紧刀状态
3．机械手动作
（1）机械手溜板有垂向运动
（2）机械手溜板有横向运动
（3）机械手臂的伸缩运动（拔刀或插刀）
（4）机械手A或B的夹紧松开运动
（5）机械手90度转位运动（立卧装刀转换）
（6）机械手180度转位运动（A，B爪调换）
（7）机械手90度转位的定位销插拔运动（回转头定位销插/拔）
（8）自动换刀刀具锁定拨叉的锁定和开锁运动
（9）手动拉刀刀具锁定拨叉的锁定和开锁运动
注意：当机械手处于刀库侧或机械手在插刀状态时，不允许机械手进行旋转运动。

在每一个位置都有感应开关监控其是否到位，并在面板上有相应的提示信息。

4. 刀库手持操作盒
为了方便故障检测和刀库手动装卸刀具，本机床为刀库和机械手专门配有一个“手动分步操作盒”。

在其上面有如下主要元件：输入点输出点（灯、阀）
（1）单步选择开关（24位）I96.3——I96.7
（2）面板生效钥匙开关I96.0 Q104.0
（3）单步起动按钮I96.1 Q104.1
（4）蜂鸣器Q109.4 Q109.5
（5）刀位选择按钮I98.0——I98.7
（6）刀位显示器Q117.0——Q117.7
(7) 急停按钮I96.2
(8) A TC故障Q104.2
（9）A TC门开I99.2——I99.4 Q104.3
（一）通过单步选择开关可选择如下功能：波段开关输入点位
（1）刀库刀具开锁（自动）I96.3 I96.4 I96.5 I96.6
（2）刀库刀具关锁（自动）I96.4 I96.5 I96.6
（3）垂直溜板上升I96.5 I96.6
（4）垂直溜板下降I96.3 I96.5 I96.6
（5）机械手A爪松开（小刀）I96.4 I96.5
（6）机械手A爪夹紧I96.4 I96.6
(7) 机械手B爪松开（小刀）I96.3 I96.4 I96.5
（8）机械手B爪夹紧I96.3 I96.4 I96.6
（9）刀库转选手动刀位（包括脚踏开关）I96.4
（10）刀库转选自动刀位I96.3 I96.4
（11）机械手拔刀I96.5
（12）机械手插刀I96.3 I96.5
（13）B爪机械手逆转180°I96.4 I96.5 I96.7
（14）A爪机械手顺转180°I96.3 I96.4 I96.5 I96.7
（15）立卧转换销拔出I96.3 I96.5 I96.7
（16）立卧转换销插入I96.5 I96.7
（17）机械手卧转立I96.4 I96.7
（18）机械手立转卧I96.3 I96.4 I96.7
（19）A爪松大刀（包括松刀盘）I96.6
（20）B爪松大刀（包括松刀盘）I96.3 I96.6
（21）机械手移向刀库I96.3 I96.7
（22）机械手移向主轴I96.7
（23）机械手从刀库到中间位I96.3
（24）机械手从主轴到中间位I96.3——I96.7全为零
（二）操作
（1）在机床操作面板（MCP）上选择工作方式为手动（JOG）方式；
（2）将操作盒上的钥匙开关打到“ON”的位置，这时候操作盒生效
指示灯亮；
（3）通过单步选择开关选择将要完成的功能，每一个功能前均有
“LED”显示，当选定该功能一秒钟后，“LED”亮表示选择完
成；
（4）通过单步起动按钮完成选择好的功能，在执行过程中蜂鸣器发生
提示声音，同时按钮指示灯亮，动作完成后提示音解除，按钮指
示灯灭；
（5）在执行刀库定位操作前，通过刀位选择开关选定刀位号，注意，
所选定的刀位号必须在1-60之间，其中10把大刀左右各空一个
刀位，刀号显示器显示选定的刀位号。

注意：由于单步操作多在非正常情况下，用户在使用单步操作时一定要注意安全：
（A）机械手旋转：机械手旋转只能在中间位或主轴侧，同时机械手
必须先在拔刀位，当机械手处于刀库侧时，不允许机械手进行
旋转运动。

（B）刀库运行：必须遵守前面讲到的运行条件。

（刀库一定要关锁）
（C）在插拔刀时要注意安全，不要超过横梁换刀范围，使刀具直接碰到地上。

（D）机械手执行立卧转换时，在中间位“先拔刀，再拔销，执行完后插销、插刀”。

（E）机械手在刀库侧时，先开锁，执行完插拔刀后，关锁，机械手再运动，切记。

（F）要注意其他互锁关系。

（三）刀库链刀位的定位
刀库的伺服电机内装有绝对值编码器，作为刀库刀位的粗定位，同时在刀库手装刀站和机械手换刀站（2处）各有一组精定位的模拟输出的线性放大的感应开关，为精定位，将刀具准确的定位在换刀（或装刀）站处。

（1）粗定位：PLC计算出所选刀位的度数，由NC控制伺服电机计算出转到预定刀位所需的脉冲数后，带动刀库链旋转，找到预选刀
位，此时位置少走一度。

（此位置是在横梁行程的最上方零点处和
刀库所选刀位相对应时的位置）
（2）横梁偏移：由于粗定位的位置是在横梁行程的最上方零点处和刀库所选刀位相对应时的位置，（在横梁的最上方为零点）当横梁移
动时，机械手随横梁上下运动，（因为机械手、及精定位模拟量开
关在横梁上）此时刀库要把横梁运动的直线距离转换成刀库的旋
转度数，通过PLC计算出刀库要转的角度，由NC控制伺服电机
计算出转到预定刀位所需的脉冲数后，带动刀库链旋转，找到预
选刀位。

（3）精定位：刀库定位经过粗定位、横梁偏移后，电机暂停转。

伺服电机由NC控制转入PC控制，由两个模拟输出感应开关检测刀具
位置。

由刀具定位误差（粗定位）产生的两个结线性比例放大感
应开关输出电讯号的差值控制电机向误差相反的方向转动，在2
度范围内慢速运动直到消除刀具定位误差。

（即两个精定位模拟
量开关的数值一样）
（4）在手动换刀站的插拔刀操作，只有刀库运动到手动换刀站位时，脚踏开关控制才生效，踩下脚踏开关时电磁阀21D得电通油放松，
脚移开时，21D失电夹紧刀柄。

并有两个感应开关监控。

（5）手换装刀站如有刀具夹紧不正确（即夹紧拔插不入槽时），发生顶撞，有一个检测感应开关监控（刀库链不能转动的保护）。

（6）刀库电机轴设有链条过载滑脱监控的感应开关。

（报警时刀库进给保持）
（7）刀号中有指定固定用途的刀号不得占用：ISO 60#刀套。

（8）机械手换刀在横梁允许的换刀范围内可以自动换刀。

（四）自动找刀控制
（1）本机床自动找刀动作是通过“H”指令执行的，“H”指令在零件程序中给出，代码为H1—H60。

即H1为1号刀位上的刀，H2
为2号刀位上的刀，H60为刀套，依次类推。

（2）本机床的“T”代码与找刀无关，它仅用于刀补，并与刀库机械手有无刀无关。

（3）在正常执行找刀动作时，其它程序指令继续执行，不占用机床加工时间。

（横梁进给保持）
（4）机械手在找刀之前处于中间位，A爪在主轴侧，B爪在刀库侧，A爪从主轴上抓刀，并还回刀库，“B”爪从刀库抓刀，此刀为
将要往主轴上换的刀。

（5）若要找的刀位无刀时，不执行找刀命令，在机板上有报警提示。

（五）自动换刀控制
本机床主轴和直角铣头带有自动换刀功能，由M06指令完成：注意：主轴上无附件头，要装50号小刀时，如主轴未先去刀库抓60号刀（60号刀转50号刀的过渡套），而直接去刀库抓小刀，则M06换刀禁止。

H60过渡套可以与其他9把大刀直接对换。

（各坐标要先回零）具体指令如下：
小刀换小刀大刀换大刀
H（刀套）//机械手抓刀套H（大刀包括刀套）//机械手抓大刀
M06 //装到主轴上M06 //装到主轴上
H（小刀）//抓小刀H（大刀包括刀套）//机械手抓大刀
M06 //装到主轴上M06 //把主轴上的大刀
H（小刀）//抓小刀卸下来，把刚抓的大刀换到主
M06 //把主轴上的小刀轴上并把卸下的大刀还回刀库
卸下来，把刚抓的小刀换到主M06 //还主轴上的大刀
轴上并把卸下的小刀还回刀库M02
M06 //还小刀
M06 //还刀套
M02
小刀换大刀大刀换小刀
H（刀套）//机械手抓刀套H（大刀）//机械手抓大刀
M06 //装到主轴上M06 //装到主轴上
H（小刀）//抓小刀H（刀套）//机械手抓刀套
M06 //装到主轴上M06 //先还主轴上大刀
M06 //卸下主轴上小刀再装刀套
并还回刀库H（小刀）//抓小刀
H（大刀）//抓大刀M06 //把小刀装到主轴上
M06 //先还主轴上刀套M06 //还小刀
再装刚抓的大刀M06 //还刀套
M06 //还大刀M02
M02
（五．一）换刀：此动作占用加工时间
（1）Z轴上升到机床零点
（2）主轴定向90度
（3）Y轴快速运行至基准点
（4）Z轴快速运行至换刀点
（5）机械手拔刀
（6）机械手根据主轴上刀具位置来决定立卧位
（7）机械手插刀
（8）A爪根据主轴上刀具类型张开
（9）机械手移向主轴
（10）主轴（附件头）松刀并吹气
（11）机械手拔刀（“A”爪将主轴上的刀取下）
（12）机械手旋转180度
（13）机械手插刀（将“B”爪上的刀装入主轴）
（14）主轴紧刀并关气
（15）B爪全张开
（16）机械手从主轴移向中间位
（17）B爪夹紧
（18）Z轴向上运动到零点
（19）溜板向负向移动1米
（五．二）还刀
当自动换刀完成后，如在执行换刀动作时主轴上无刀，即A爪上无刀，则不执行还刀，机械手直接回原位。

如A爪上有刀，即进行自动还刀动作，自动还刀时不占用加工时间，此时横梁进给保持。

具体过程如下：
刀库先定位到所要还刀位置。

（1）机械手拔刀
（2）拔立卧转换销
（3）机械手立转卧
（4）插立卧转换销
（5）机械手移向刀库
（6）刀库刀具自动开锁
（7）机械手插刀
（8）刀库刀具自动关锁
（9）A爪根据所抓刀具类型松爪
（10）机械手从刀库移向中间位
（11）A爪夹紧
（六）机械手回原位置
（1）机械手从刀库侧移向中间位
（2）机械手拔刀
（3）机械手顺转180°
（4）机械手插刀
到此M06结束。

（七）注意事项
（1）还刀时如果发现该刀位有刀则停止还刀动作，并在面板上
有报警提示。

这时候应该停止程序运行，通过操作盒将刀
位的刀取下，再将机械手上的刀还回刀库，并修改刀具管
理表。

然后再继续执行程序。

（2）断点检索过程中的H指令及M06指令不执行动作。

（八）刀库管理表
刀库管理表用于刀库管理。

它包含如下内容：
主页面（TOOL）
（1）注意事项
（2）刀座1--30
（3）刀座31--60
（4）主轴/手状态
（5）轴换刀位
（6）Y/Z/W润滑
（7）大刀号“
自动装卸刀具时，刀具管理表有记忆，但是每次人为干预刀库以后，要修改刀库管理表。

在管理表中，如果刀位有刀，则显示状态为“1”，无刀则状态为“0”；
机械手及主轴刀号显示当前刀号，如无刀则显示为“0”。

每次修改刀库管理表后，程序会自动记忆主轴及机械手当前状态。

注意：
（1）在正常操作过程中要确保管理表内容与实际相一致。

（2）在找刀或换刀过程中如发生故障进行人为干预后，必须修改管理
表使其与实际相一致。

（3）使用方法：
（1）选择刀库管理表TOOL菜单。

（2）进入刀库管理表TOOL中的相应七个子菜单。

（3）选择需要修改的刀号，机械手或主轴状态。

（4）通过垂直菜单上的“change”键用光标将其选中后进行
修改，并按回车键输入。

（5）最后通过垂直菜单上的“Quit change”键退出修改。

其中：刀座内的刀号排列1——60，对应地址排列是从DB60.DBX5.0——DB60.DBX12.3共60个地址，改变刀座内容地址实际是改变DB60.DBX5.0——DB60.DBX12.3这60个地址，有刀对应的标志位为1，无刀为0，主轴上的刀号对应地址为DB60.DBD184, 机械手A爪上的刀号对应地址为DB60.DBD180，机械手B爪上的刀号对应地址为DB60.DBD176，当主轴或爪上有刀时，此刀的刀号在相应的地址内容中负值，并在刀库管理表中显示出来。

调试者可依据刀库实际状态和以上标志位相比较，保持一致使刀库正常运行。

二．具体调试步骤
1．PLC程序块如下：
程序块FC60、FC61、FC62、FC98、FC105、FC106需在OB1中调用，其余
程序块在以上六个主程序中调用。

2．刀库各个单步动作：输入点输出点（灯）（阀）（1）刀库刀具开锁（自动）I103.7 Q105.7 Q116.5 （2）刀库刀具关锁（自动）I62.0 Q108.0 Q116.5 （3）垂直溜板上升I101.4 Q109.1 Q113.3 （4）垂直溜板下降I101.5 Q109.2 Q113.1 （5）机械手A爪松开（小刀）Q108.3 Q112.4 （6）机械手A爪夹紧Q108.7 Q112.5
(7) 机械手B爪松开（小刀）Q108.4 Q112.6
（8）机械手B爪夹紧Q109.0 Q112.7 （9）刀库转选手动刀位（包括脚踏开关）I99.1 Q109.3 Q112.3 （10）刀库转选自动刀位Q105.6
（11）机械手拔刀I102.4 Q108.1 Q113.3_4 （12）机械手插刀I102.6 Q108.2 Q113.2_4 （13）B爪机械手逆转180°I102.3 Q104.7 Q116.0 （14）A爪机械手顺转180°I102.2 Q104.6 Q116.1 （15）立卧转换销拔出I101.6 Q105.0 Q116.4 （16）立卧转换销插入I101.7 Q105.1 Q116.4 （17）机械手卧转立I102.0 Q105.3 Q116.2 （18）机械手立转卧I102.1 Q105.2 Q116.3 （19）A爪松大刀（包括松刀盘）Q108.5 Q112.4 （20）B爪松大刀（包括松刀盘）Q108.6 Q112.6 （21）机械手移向刀库I62.2 Q105.4 Q116.6_113.5 （22）机械手移向主轴I62.4 Q105.5 Q116.7_113.6 （23）机械手从刀库到中间位I62.7 Q104.4 Q116.7_113.6 （24）机械手从主轴到中间位I62.7 Q104.5 Q116.6_113.5
注释：Q113.3_4指定位阀为Q113.3防泄阀为Q113.4，以上类同。

到位信号
其中：机械手机械手A爪松开（小刀）I103.2
机械手A爪夹紧DB60.DBX 51.6 （具体看FC106）
机械手B爪松开（小刀）I103.4 I103.5
机械手B爪夹紧DB60.DBX 52.1 （具体看FC106）
A爪松大刀（包括松刀盘）I103.3
B爪松大刀（包括松刀盘）I103.6
刀号数码显示十位Q117.0——Q117.3
刀号数码显示个位Q117.4——Q117.7
刀号数码显示输入点十位I98.4——I98.7
刀号数码显示输入点个位I98.0——I98.3
2．刀库现场调试步骤：
调试刀库手动操作站时，MCP必须在JOG方式下
（1）刀库通电前先查线，包括刀库手动操作站、液压站、电柜内部及连接线等。

特别注意刀号数码显示，波段开关的译码接线要正确。

通过上面所写的24
个波段位的输入点，来核实波段开关的接线，通过强制刀号数码显示十、个
位所对应的输出点，来核实刀号数码显示的接线正确性。

（2）接线无误后，先调刀库液压站，液压泵的起停控制，压力继电器等，配置轴数据，使刀库U轴生效。

转刀库前先把刀库锁刀杆锁紧，慢速转刀库一圈，
注意刀库链滑脱保险开关和手动换刀装刀刀柄的夹紧开关是否在正确位置，
否则刀库进给保持。

（3）先在OB1中CALL FC61，核对FC61中的地址与实际接线地址相符和，直至刀库手动操作站显示无误。

（4）通过磁盘装入EASYMASK的刀库管理表，（此刀库管理站软件现已做好，装到指定目录下即可。

）具体操作方法参考EASYMASK的安装说明。

（5）调试刀库手动操作站上的单步动作，具体动作机械说明书上有详细说明，把FC70——FC106都DOWNLOAD系统中，注意程序中调用的DB块，需同
时传入，具体动作情况请仔细看程序内容。

程序中机械手单步动作的延时时
间可依实际情况做相应改动。

如单步动作没完成，此时单步按钮灯还亮着，
可通过按下复位键或急停来清除所用标志位，灯灭则表示动作已完成，在复
位之前先核对到位信号、标志位、输入输出点是否正确，可联机直接监控，
也可通过CRT中的PLC状态来诊断。

（6）刀库轴单步运动正常后，钳工先拉刀库精度，精度拉好后先找刀库零点，先把横梁的零点通过MD34090偏移到工作行程的最上端，（如为定梁则不存
在此过程）当横梁在零点位时，手动开刀库把1号刀转到自动换刀点，通过
笔记本电脑监控模拟量开关点，调整开关直到两个信号PIW756、PIW758之
间的差值为0或〈=150即可，固定好开关，把刀库当前值通过MD34090设
成6度（或9度），完成刀库零点的设定。

（7）刀库零点设定好后，OB1中把FC98装入，通过刀库手动操作站可把刀库定位到自动换刀位，按照以上方法把刀库手动换刀站的两个模拟量开关
PIW752、PIW754位置调好，之间的差值为0或〈=150，通过刀库手动操作
站可把刀库定位到手动换刀位。

即完成了刀库自动定位到手动换刀位。

此
时脚踏开关生效，踩下即可松刀，可以手动往刀库内装刀。

4．刀库自动定位完成后，在MDA或AUTOMA TION方式下试自动找刀H指令，OB1中把FC62、FC63、FC99装入，在刀库管理表中将要找的刀的刀座设为
1，对应主轴状态及刀号、机械手A爪状态及刀号、B爪状态及刀号设定为与
实际相符，同时需核对以下标志位：
DB60.DBX19.0 ____H指令小刀
DB60.DBX19.1 ____H指令刀套
DB60.DBX19.2 ____H指令大刀
DB60.DBX19.4 ____主轴上无刀
DB60.DBX19.5 ____主轴上空刀套
DB60.DBX19.6 ____主轴上小刀（带刀套）
DB60.DBX19.7 ____主轴上大刀
执行自动找刀H时，占用机床加工时间，但对于动梁加工中心，横梁进给保持。

执行完毕解除进给保持。

注意：当出现问题刀库停止，人为干预主轴状态及刀号、机械手A爪状态及刀号、B 爪状态及刀号设定为与实际相符和，按一下复位键，则DB60.DBX19.4——DB60.DBX19.7这四个标志位自动负值。

其中DB60.DBX19.0——DB60.DBX19.2这三个标志位在执行H指令时自动负值。

5.最后试M06换刀及还刀，先主轴挂I挡，各坐标回零，在OB1中把FC60、FC64、FC65、FC69装入，当执行完H找刀后，M06把所找的刀装上主轴，如主轴上有刀，则把卸下的刀还回刀库，机械手回原位（A爪指向主轴，B爪指向刀库），如主轴上无刀，机械手回原位。

完成M06整个过程。

M06过程占用加工时间，
6.在自动找刀H指令、换刀M06指令中，如中途停止，一定是当前动作未完成，需用电脑联机监控，找到停止点再进行处理。

也可在诊断中的PLC状态中查看标志位状态。