加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试.docx

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加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试

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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。

ﻫ（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９０ｏ的　翻转,将刀具翻转至与刀库中刀具平行的角度方位。

ﻫ（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。

ﻫ

（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）ﻫ（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。

ﻫM1９-－-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“　TxxM0６”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。

ﻫ

（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处或至少应让Ｚ　轴方向返回参考点，这时就要使用G28　指令。

有的机床则允许用参数设定第二参考点作为换刀位置，这时就可在换刀程序前安排G３0指令。

无论如何，换刀点的位置应远离工件及夹具,应保证有足够的换刀空间。

（3）为了节省自动换刀时间，提高加工效率，应将选刀动作与机床加工动作在时间上重合起来。

比如可将选刀动作指令安排在换刀前的回参考点移动过程中,如果返回参考点所用的时间小于选刀动作时间,则应将选刀动作安排在换刀前的耗时较长的加工程序段中。

（　5　）换刀完毕后，不要忘记安排重新启动主轴的指令，否则加工将无法持续。

（６）　M06涉及的动作较多，一般通过PＬC对此指令进行设计控制,不同的系统设计其动作连锁要求也不尽相同，因此参详系统编程或使用说明书是非常重要的。

图　1１－６换刀编程图例　

4．编程实例

　如图　11-６所示零件，分别用ø40的端面铣刀铣上表面,用ø20的立铣刀铣四侧面和A　、Ｂ面，用ø6的钻头钻　６　个小孔,ø12的钻头钻中间的两个大孔。

以毛坯中心离上表面-１5mm处为　G54　的原点,各刀具长度和刀具直径分别设定在H０1~H04、Ｄ01~D0４中。

编程如下：

程　序

含义

%0002

T01Ｍ6

G90G54Ｇ0０X60.0Y15.0S1000M3　

G43Z20．0H0１M8

G01　Z１5.0　F10０

Ｘ-６０．０

Y－１5.0　

X60.０T2　

Z20．0　M９　

M５　

G９１Ｇ2８　Z0．０　

Ｇ28X0　Y0M06

G９0G54X6０.0　Y２5.0S1２00M３

G43　Z-1２.０　H02M8　

G0１　G42X3６.0D02F８0

Ｘ-36.0T３

Y-25.0

X36．0　

Y30.０

Ｇ00G４０Y40.０

Ｚ０

G01Ｙ-40.0　Ｆ8０

X21．0

Y40．0

X-2１.０

Y-40.０

X－３6．０　

Y4０．0　

Z20.０Ｍ9

Ｍ5

G９1G28Z０．０

G28X0Ｙ０M06　

Ｇ9０　G54Ｘ２0.０Y1５.0　S250０M３

G43Z25．0H03M8

G99　G８3Z-2５.0R３.0Ｑ3．0F１００　

Y０.

G9８Y-15.

X-20.０　Y-15.0

Y０.

G9８Y１5.

M9

M5

G9１G28Z0.０Ｔ4

G28X０Y0　M0６

G9０　Ｇ５４Ｘ0Y8.０S800M3

Ｇ４3Z25.0H04　M８

G99G8３　Z-2８.0R18.Q10.F80

Ｙ-８.０

M9

Ｍ５

G９1G28Z0.０

Ｇ28　X０Ｙ0　

M30

程序番号

换上　Ｔ１

移刀到毛坯右侧外部,并启动主轴

Ｚ向下刀到离毛坯上表面一定距离处,开切削液

工进下刀到欲加工上表面高度处

加工到左侧（左右移动）

移到Y=-１５上

往回加工到右侧,同时刀库预先选刀T2

上表面加工完成，抬刀,关切削液

主轴停

Ｚ轴返回参考点

Ｘ、　Ｙ回零,换刀

走刀到右上角的起刀位置，启动主轴

下刀到Z=-12高度处，开切削液

刀径补偿引入,铣四侧开始

铣后侧面，同时选刀　T3

铣左侧面

铣前侧面　

铣右侧面

刀补取消，引出

抬刀至A、　B面高度。

工进铣削B　面开始（前后移动）。

...

.．.　

移到左侧　

铣削A面开始

...

.．　.

A面铣削完成,抬刀,关切削液　

主轴停　

Ｚ向返回参考点　

X、Y　向返回参考点,自动换刀　

走刀到右上侧第一个ø6小孔的中心位置处，启动主轴

下刀到初始高度面,开切削液

钻孔1、返回参考高度

钻孔2、返回参考高度

钻孔３、返回初始高度　

钻孔4、返回参考高度　

钻孔5、返回参考高度

钻孔6　、返回初始高度

关切削液　

主轴停　

Z向返回参考点，同时选刀　T4

X、Y向返回参考点。

自动换刀

走刀到中间上方第一个ø1２孔中心位置处,启动主轴

下刀到离上表面10ｍm　的高度，开切削液

钻孔7、返回参考高度

钻孔８、返回参考高度　

关切削液

主轴停　

Ｚ轴返回参考点　

Ｘ　、Y　返回参考点　

程序结束并复位。

四、实训仪器及设备

<1＞台湾丽伟Ｖ－６0立式加工中心1　台　

<　2＞12０x10０ｘ20　金属板料　１块　

<3>基本装夹工具、刀具1套 　

五、实训内容及步骤

＜1＞　丽伟V-６０　立式加工中心的操作使用

<　2　>加工中心刀具的装夹　

<3＞自动换刀程序调试与运行

１．丽伟V－6０　立式加工中心使用简介

１）数控操作面板

　丽伟　V-60立式加工中心使用ＦＡNUC-18Ｍ数控系统，如图11－7所示。

其数控操作面板的键位功能和布局与实训4中介绍的FＡNUＣ-0i系统面板相同，只是功能键采用了图形化标志。

其对应关系见表。

键类别

英文键名

图标键名　

功能说明

键类别

英文键名

图标键名

功能说明

光标键　

CURSOＲ

←↑→↓

光标移动用

功能键

ＰＯS

位置坐标显示

页面键　

ＰAGE

翻页用

PRＯＧ

程序显示

OFFＳET

SEＴTING

刀补、设置和预置工件坐标系的显示和设定　

编辑键

SHIFT　

换挡键

SYSTＥM　

系统参数、诊断等显示

CAN

取消键

MESSＡGE

报警信息等显示

IＮＰUＴ

数据输入键

CUSＴＯM　ﻫGRAPH

轨迹图形显示

用户宏程序显示

AＬTER

改写键

INSEＲT