江蘇省常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院　楊歡

數(shù)控銑床加裝自動換刀的刀庫裝置

江蘇省常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院楊歡

隨著科技的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)方式有了巨大變化，從以前手工作坊勞動，逐漸向著自動化、智能化邁進(jìn)。在機(jī)械加工中，有不少企業(yè)仍舊采取人工換刀模式，這種模式不僅效率低，而且精確度也不夠高。為了滿足新形勢下加工制造需求，自動換刀裝置在加工制造中的作用顯得越來越重要。

數(shù)控銑床；自動換刀；刀庫裝置

雖然五軸、六軸數(shù)控在我國的應(yīng)用越來越普及，但該企業(yè)經(jīng)濟(jì)以及歷史等原因，導(dǎo)致數(shù)控銑床仍舊存在于各大機(jī)械加工企業(yè)之中。數(shù)控加工和數(shù)控銑床，兩者最大的區(qū)別便是數(shù)控加工中具備自動換刀刀庫裝置，然而數(shù)控銑床卻不具備自動換刀功能，所以需要不斷地進(jìn)行手動換刀。

1數(shù)控銑床自動換刀設(shè)計

1.1選擇刀庫結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中，刀庫配備的類型有直線排列式、夾臂式、轉(zhuǎn)塔式、圓盤式、斗笠式以及鏈?zhǔn)降稁斓取Ｖ行⌒蜋C(jī)械臂換刀主要有直線排列式、夾臂式以及斗笠式刀庫等。轉(zhuǎn)塔式刀庫其結(jié)構(gòu)較為緊湊，適用于全功能數(shù)控車床、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床以及車削中心。圓盤式中刀庫的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但其工作性能極高，在中型加工中應(yīng)用最為普遍。鏈?zhǔn)降稁炱浣Y(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，適用于大型加工以及刀庫數(shù)量大的加工中心。從結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、制造的難易程度、經(jīng)濟(jì)性能等各方面充分考慮，最終運用直線排列式進(jìn)行設(shè)計，其本身結(jié)構(gòu)簡單，不用添加一些動力裝置，使得機(jī)床工作臺以及主軸之間可以互相移動進(jìn)行換刀，符合此次換刀需求。如圖1所示，刀庫應(yīng)該固定于工作臺的左側(cè)，將占用工作臺X軸的一部分。為了使整個編程明了、簡單，應(yīng)該將所采用的刀具以及刀庫刀位進(jìn)行一一對應(yīng)，1號刀一定要裝在1號刀庫上面，2號刀要裝在2號刀庫上面，以此類推，要嚴(yán)格自信地裝刀，一旦裝錯將會引起刀具之間的干涉。

1.機(jī)床工作臺　2.螺栓　3.刀柄卡簧　4.刀柄定位鍵　5.銷釘　6.螺釘　7.卡簧支座　8.刀庫支座圖1刀庫結(jié)構(gòu)圖

1.2換刀過程

第一，應(yīng)該判斷儲存單元中目前刀具號和換刀的質(zhì)量是否符合，若符合則換刀完成，若不符合，則進(jìn)行下一步換刀操作；第二，將工作臺以及主軸移動至主軸的上刀具，依據(jù)號碼將之放回刀庫之中；第三，主軸以及工作臺主動抓取一些新的刀具；第四，刷新主軸刀具的號碼儲存單元；第五，再次進(jìn)行循環(huán)，若主軸當(dāng)前刀具號碼和換刀的號碼相符合，則換刀完成。

2實現(xiàn)機(jī)床換刀

想要實現(xiàn)換刀，應(yīng)該通過參數(shù)設(shè)置、修改PMC控制程序以及換刀程序這三個方面來完成。將參數(shù)6071設(shè)定成6，在執(zhí)行M6換刀指令過程中，應(yīng)該充分調(diào)O9001的宏程序，并且以此來實現(xiàn)M06的換刀指令。查看一下機(jī)床系統(tǒng)中PMC的梯形圖，使緊刀、松刀兩個輔助性指令分別為M72、M71，系統(tǒng)定義M81控制中間的繼電器R0531.1來實現(xiàn)其最終的功能，而此處已經(jīng)將M81定義成了功能指令。為了充分體現(xiàn)出機(jī)床功能邏輯以及宏程序之間的關(guān)系，就要修改FUNAC系統(tǒng)中PMC的程序。程序中主要采用永久性數(shù)據(jù)表來儲存D0000儲存主軸是當(dāng)前刀具號，其中D0200儲存T指令的刀具號。

3刀庫完成改裝，運行調(diào)試

刀庫改裝完成之后，便進(jìn)入了調(diào)試階段，刀庫要達(dá)到設(shè)計需求，能夠最大程度地提高生產(chǎn)效率，不用增設(shè)其余的動力裝置，而且改裝成本低，可以充分?jǐn)U展出數(shù)控銑床原本的功能。然而經(jīng)過試驗之后，其中仍有一些不足之處。

首先，過于側(cè)重考慮成本、結(jié)構(gòu)兩個方面，刀庫中并未設(shè)置太多保護(hù)裝置。所以，若操作不熟練的工人操作時，很有可能會出現(xiàn)一些事故，想要徹底解決這一問題，應(yīng)該在刀庫位置上設(shè)置一些檢測開關(guān)，以此來檢測刀庫中是不是有刀，進(jìn)而避免了在非空刀位上面擺放刀具；其次，刀庫中并未設(shè)置保護(hù)罩，因此，鐵屑和切削液都極易污染刀庫，從而影響換刀的精度。也可以通過在刀庫北向加工區(qū)安裝以及增加保護(hù)罩的方法處理此類問題；本刀庫中絕大多數(shù)的連接方式都是硬鏈接，沒有一定的彈性，所以，換刀過程應(yīng)該將放刀、抓刀兩端用低速度來接近，進(jìn)而影響了換刀的效率，而正常換刀時間約為20秒；最后，從理論的角度來講，本刀庫中能夠容納無數(shù)把刀，然而工作臺位十分有限，導(dǎo)致刀具的數(shù)量較多，進(jìn)而變得復(fù)雜，因此在本刀庫中，最多不能超過五把刀。

4結(jié)束語

自動換刀裝置是數(shù)控加工中重要的組成部分，自動換刀裝置的質(zhì)量將會直接影響最終的加工質(zhì)量。自動換刀裝置結(jié)構(gòu)、加持力大小以及定位等多種因素將會直接影響到換刀程序的快慢，一旦有運動障礙出現(xiàn)，或運動時具有較大誤差，都將會導(dǎo)致?lián)Q刀失敗。所以，今后研究應(yīng)該從以下兩方面改進(jìn)：第一，應(yīng)該充分掌握自動換刀各個過程，應(yīng)該盡力提升換刀精確性；第二，要將VB語言實現(xiàn)自動化換刀裝置的可視化設(shè)計，進(jìn)而實現(xiàn)真正的自動換刀人機(jī)對話。

［1］黃祖平.數(shù)控銑床加裝自動換刀的刀庫裝置［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2013（08）.

［2］溫學(xué)勇.基于數(shù)控銑床加裝刀庫的技術(shù)研究［J］.加工技術(shù)與機(jī)床，2014（12）.

［3］羅玉龍.數(shù)控機(jī)床自動換刀裝置及其控制研究［J］.重慶理工大學(xué)，2014（10）.