加工中心换刀程序分析.doc

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1、第十章、加工中心换刀程序分析本章以一台立式加工中心的换刀程序为例，分析换刀程序的程序结构、程序内容，加工中心的生产厂家为台湾丽伟计算机机械股份有限公司，VB系列机床，采用的是FANUC-0IMB系统。该机床的换刀机构包括：刀库、机械手、主轴拉刀机构。刀库采用侧装式，安装在立柱上，由三相异步电机通过减速机构带动刀库旋转，通过接近开关检测刀库计数和刀库回零。换刀时位于刀库最下位置的刀套在刀套抬起/落下油缸的驱动下可完成抬起落下动作。机械手的旋转、抬起落下等动作是在机械手电机的驱动下，通过一套凸轮机构来完成，换刀动作平滑、快速

2、。由接近开关检测机械手的关键位置，配合换刀时的其它机构的动作。主轴拉刀机构完成主轴刀具的夹紧和松开操作，并有接近开关检测主轴刀具的夹紧或松开状态。10.1加工中心的换刀程序分析10.1.1机床及换刀机构机床外观主轴和机械手刀套落下动作换刀过程中10.1.2换刀动作分析这种类型的加工中心的整个换刀过程包括刀库找刀和换刀两个独立的动作。刀库找刀也叫刀具调用，当机床的操作者通过程序命令，例如：T12，从刀库调用12号刀时，PMC检索12号刀具所在的刀套号，再进行刀库正反转判别，控制刀库旋转；当然还有手动刀库的旋转操作，完成手动

3、装卸刀具。换刀动作集合了刀库、机械手、主轴三方面的动作，整个过程是一个顺序动作的过程，通过顺序动作的步骤一步步完成换刀。以程序控制自动换刀来解释整个换刀过程输入换刀指令：T**并执行循环启动程序处理输出通过F26将T代码输出至PMC。PMC对刀具号进行检索处理检索判断出该刀具在不在刀库，如果在进一步找出该刀具放在哪一个刀套内。刀库旋转控制根据检索到的刀套号，控制刀库旋转。刀库旋转到位停止，刀具调用动作完成。M06的处理当程序处理到M06时，启动整个换刀动作换刀准备动作：机械手待位状态、机床各轴到达换刀位置、主轴定向。换刀

4、步骤1刀库侧，刀套下（刀套由水平状态变为垂直状态）换刀步骤2机械手旋转60度抓刀换刀步骤3主轴刀具松开、主轴清洁吹气换刀步骤4机械手拔刀落下、旋转180度交换刀具、机械手抬起装刀。换刀步骤5主轴刀具夹紧换刀步骤6机械手旋转60度回原位换刀步骤7刀库侧，刀套上（由垂直状态转为水平状态）换刀完成10.1.3换刀电路:10.1.4换刀程序地址说明:加工中心的换刀程序比较复杂庞大，所涉及的地址较多，为便于阅读梯形图程序，将所涉及的地址放在附录。10.1.5换刀程序介绍该机床的PLC类型为SB7，下图是该程序的清单，与换刀有关的程

5、序内容出现在一级程序、二级程序，没有为换刀专门编写子程序。因为，换刀过程中机械手动作较快，机械手的60度、中间点、180度的检测信号出现的时间很短，所以将这部分的程序放在一级程序，保证8ms能处理到这种信号。在二级程序中，换刀程序包含:刀具检索、换刀过程状态记忆、手动换刀、自动换刀。一级程序中的换刀程序分析:一级程序中只是将需要快速处理的换刀程序信号做了一个收集，没有顺序动作，包括以下处理内容：（1）机械手返回点、中间点、停止点的程序分析：1、k3.1用来设定机械手接近开关的类型,当接近开关使用常开触点时,设定k3.1为

6、1，使用常闭触点时，设定k3.1为0。三段程序处理机械手返回点、中间点、停止点的信号。2、该机床的换刀机械手采用凸轮机构，动作快,机械手位置信号都是窄脉冲信号，将这些信号的处理放在一级程序，保证每8ms有一次刷新。3、机械手有两个中间停止点，60度和180度两个位置，在60度位置时，机械手电机继续旋转但机械手不转，而执行机械手向下拔刀；在180度位置时，机械手电机继续旋转机械手不转，而执行向上装刀。用一个接近开关配合两个检测挡块，当机械手转到这两个位置时R529.0均为1。（2）机械手离开停止点R529.2处理的是机械手

7、离开停止点的状态，表示机械手已开始转动，后面程序中处理机械手60度旋转到位、180度旋转到位等都用到这个信号。当机械手旋转60度、180度延时到达后将R529.2复位。k7.6为1时设定机械手的停止点使用60度和180度到达信号。当K7.6为0时，使用主轴刀具夹紧松开标志信号.（3）在机械手旋转到60度、180度时，机械手电机继续旋转，但是根据凸轮的结构，机械手停止旋转，开始机械手拔刀、装刀动作。以下程序处理机械手60度、180度的到达信号，程序的原理是：在自动换刀步骤中（第二步A2-R540.1;第四步A4-R540.

8、4;第六步A6-R541.0），机械手从离开停止点R529.2到检测到机械手停止信号R529.0，即是到达了60度、180度位置。这些位置到达信号一个目的是用于启动下一个换刀步骤，另一个目的是控制机械手电机的旋转。（4）主轴刀具夹紧、松开故障处理在机械手转到60度时检测是否有主轴刀具松开X2.1的错误信号.在机械手转