数控铣床加装自动换刀的刀库装置

技术与机床 DOh 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 3 0 8 0 4 6 数控铣床加装自动换刀的刀库装置 黄祖平 广东江门新会冈州职业技术学校 广东江门 5 2 9 1 0 0 摘要 虽然四轴 五轴甚至六轴数控加工中心在我国得到越来越广泛使用 但由于历史和经济原因 数控铣床仍然大量存在于 国内的各机械加工企业 数控铣床与数控加工中心的最大区别就是数控加工中心含有自动换刀的刀库装置 而数控铣床没有 自 动换刀功能 因而需要进行手动换刀 在大批量生产中 频繁的手动换刀使数控铣床的生产效率较低 为了拓展数控铣床的功 能 增加设备的使用范围 提高生产效率 探讨了为F A N U C O i M D系统数控铣床加装简易刀库功能的思路与改装过程 关键词 数控铣床 F A N U C系统 刀库装置 中图分类号 T G 5 4 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 3 0 8 0 1 7 2 0 4 De v e l o p me n t o f CNC M i l l i n g M a c h i n e S To o l S t o r a g e De v i c e HUANG Zu pi n g X i n h u i G a n g z h o u V o c a t i o n a l T e c h n i c a l S c h o o l o f J i a n g me n C i t y J i a n g m e n 5 2 9 1 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Al t h o u g h f o u r a x i s fi v e a x i s a n d s i x a x i s ma c h i n i n g c e n t e r h a s b e e n mo r e a n d mo r e wi d e l y u s e d i n o u r c o u n t r y b u t be c a u s e t h e h i s t o r i c a l a n d e c o n o mi c r e a s o n s t h e CNC mi l l i n g ma c h i n e s s t i l l wi d e l y e x i s t i n t h e me c h a n i c a l p r o c e s s i ng e n t e r p r i s e s i n C hi n a T h e b i g g e s t d i f f e r e n c e o f CNC mi l l i n g ma c h i n e a n d ma c h i n i n g c e n t e r i s t o o l s t o r a g e d e v i c e a n d CNC mi l l i n g ma c h i n e i s wi t h o u t a u t o ma t i c t o o l c h a n g e f u n c t i o n t h e t o o l s mu s t b e ma n u a l l y c h a n g e d I n t h e ma s s p r o d u c t i o n o f t h e p a r t s i t r e d u c e s t h e p r o d u c t i o n e ffic i e n c y t o f r e qu e n t l y ma nu a l l y c h a n g e t o o l s I n o r d e r t o e x t e n d t h e f u n c t i o n o f CNC mi l l i n g ma c h i n e e n l a r g e t h e u s e r a n g e o f e q u i pme n t i mp r o v e p r o d uc t i o n e f fic i e n c y t h i s pa p e r d i s c u s s e s t h e de v e l o p me n t a n d t hi n k i n g me t h o d wi t h s i mp l e t o o l l i b r a r y f u n c t i o n a l i t y f o r t h e FANUC 0 i MD s y s t e m o f NC mi l l i n g ma c h i ne Ke y wor d s CNC mi l l i n g ma c h i n e F ANUC s y s t e m t o o l s t o r a g e d e v i c e 0 前 言 某 单 位 为 了生 产 需 要 要 在 2 0台 F A N U C 0 i mD系统 X K 7 1 4数控铣床上增加带有 4把刀的 具有 自动换刀功能的刀库装置 要求简单易用 经济实用 接 到任务后 经 过论证 选 型 试 产 改进 定型等几个步骤 通过查阅大量资 料 经过半年时间研制 将工作任务完成 最后 无论从使用性 成本 经济效益等方面都达 到了 厂家的要求 1 设计过程 1 1 刀库结构选择 现代数控机床所配备刀库的类型大致有直线 排列式刀库 夹臂式刀库 转塔式刀库 圆盘式 刀库 斗笠式刀库 链式刀库等 其中直线排列 式刀库 夹臂式刀库 斗笠式刀库无须机械臂换 刀 常用于中小型机床 转塔式刀库结构紧凑 多用于经济型数控车床 全功能数控 车床和车削 中心 圆盘式刀库结构比较复杂 但工作可靠性 高 在中型加工中心上使用最为普遍 链式刀库 结构 复杂 一般用 于刀库 数量 大 的大型加 工 中 心 经过从结 构复杂程度 制造难易程度 经济 性 等各方面综 合考虑 最后采用直线排列式刀库 设计 它结构简单 无须添加动力装置 使用机 床工作台 l 轴 和主轴 z轴 移动来换 刀 比较符合本次任务要求 如图1 所示 刀库 布置固定在工作台左侧 会 占用工作台 轴的部 分行程 为了编程简单 采用刀具号与刀库刀位 号一一对应的方式 1 号刀必须装在刀库 1 号刀位 上 2 号刀必须装在刀库 2 号刀位上 依此类推 不能错装 否则会引起刀具干涉 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 2 7 匿囊 圜 技术与机床 表 1 换 刀子程序 程序 说明 系 统 参数 6 0 7 l 设 定为 6 当 运 行M o 6 代 码 即 O 9 o 0 l 调 用0 9 0 0 l 子 程 序 如果T 指令刀具在主轴上 跳到N 1 1 0 行 换 IF 1 0 0 0 E Q 1 G O T O 1 1 0 刀程序完成 3 0 0 3 l 自 动换刀时机床面板的程序单段功能无效 4 O 4 o 0 3 将 绝 对 坐 标 G 9 0 或 者 相 对 坐 标 G 9 1 保 存 到 鼻 4 0 变 量 4 l 4 o 6 将公制G 2 1 或者英制G 2 0 保存到 4 1 变量 4 2 4 0 1 4 将坐标系G 5 4 一 G 5 9 保存到 4 2 变量 G 2 1 公制 G 9 1 G 2 8 Z 0 Z 轴回 零 MI 9 主 轴准停 G 5 9 选 取 G 5 9 坐 标 系 如 果 主 轴 当 前刀 具 号 是I 则G 0 o 5 4 1 对 应 的 系 统 1 F 1 0 0 1E Q I G O T O 1 0 1 0 0 1 为1 跳到N 1 O 行 N 1 0 4 5 1 将1 赋值到 4 5 变量 G T 0 5 0 跳到N 5 0 行 如果T 指令刀具号是1 则G 0 0 5 4 5 对应的系统参 N 5 0 I F 1 0 0 5 E Q 1 G O T O 6 0 数 l 0 o 5 为I 跳到N 印行 N 6 O 捌 6 l 将1 赋 值 到 4 6 变 量 G 0 r 0 l 0 0 tJ N l O 0 行执行 N I O O 9 E O O X 一 10 0 O Y I O 0 0 5 一 l 移 动 到A 点 Z O O 移动到B 点 G O 1 X O F 2 0 0 0 移动到C 点 M 7 1 主轴松刀及主轴吹气控制 G O O Z 2 0 0 移动到D 点 Y 4 6 1 1 0 0 移动到新刀上方D 1 点 G O 1 Z O F 2 0 0 0 移动到c 1 点 M 7 2 主 轴 锁紧 刀 具 控 制 G 0 0 X l o 0 移动到B 1 点 G 9 1 G 2 8 Z 0 主 轴回 零 移 动 到A l 点 取消主轴准停 恢复绝对坐标或者相对坐 M1 8 G 4 O G 4 l 4 2 标 公 制 或 者 英 制 坐 标系 G 5 4 一 G 5 9 3 0 0 3 1 自 动 换 刀 时 机 床 面 板的 程 序 单 段 功能 有 效 M 8 1 换刀 完 成 指 令 N 1 l 0 M 9 9 换刀 子 程 序 结 束 支座 刀库支座 弹子 弹簧等组成 用螺栓将 刀库固定在机床工作台的左边 刀柄卡簧依靠弹 簧弹力来夹紧刀柄 4总结 刀库改装完成后 经过一段时间的运行试 验 刀库 符合设 计要求 能 较大 地提 高生产效 率 无须另外增加其他动力装置 改装成本 比较 低 能充分扩展数控铣床的功能 经过一段时间 使用后发现 本刀库也有一些不尽人意的地方需 要改进 图4 P MC控制程序及说明 7 卡簧支座3 刀柄 卡簧5 销钉9 弹子1 O 弹簧 图5 卡簧支座内部装配图 1 由于比较注重结构简单和成本等方面考 虑 刀库没有设置多余的安全保护装置 所以如 果给不是很熟悉机床性能的工人进行操作 可能 会出现安全事故 为了解决这个问题 可以在刀 库各刀位上设置检测开关 以检测刀库上是否有 圈 黄祖平 数控铣床加装自 动换刀的刀库装置 加工技术与 刀 避免在非空刀位上放置刀具 2 由于刀库没有设置保护罩 所 以切削液 和铁屑比较容易污染刀库 影响换刀精度 可以 通过将刀库背向加工区安装及增加保护罩的办法 来解决这个 问题 3 本刀库大部 分连接都采用硬连接 缺乏 弹 性 因 此 换 刀 过 程 放 刀 B C 和 抓 刀 D1 一 C1 两段必须用较低速度接近 影响换刀效 率 经过测算 整个换刀过程大约需要2 0 秒 4 理论上本刀库可以装无数把刀 但是由 于工作 台位置有限 以及刀具数量多造成编程 比 较复杂等原因 最好不要超过五把刀 本文论述了为数控铣床加装刀库装置的思路 与改装过程 涉及 到机械 电气 P MC程序 宏 程序改造与修改等内容 在改装过程中解决了不 少难题 最后出来的产品使用效果令人满意 能 大大提高数控铣床的生产效率 虽然还有一些问 题需要解决 但是按照改进思路进行解决 一定 会得到不错的性能 参考文献 1 张强 李燕 李艳玲 等 F A N U C 宏程序在直线排式 刀库 上 的应 用 J 数 控机 床 市场 2 0 1 1 6 6 4 6 6 2 何红欣 F A N U C 0 i 系统在特殊刀库上的应用 J 制 造技术 与机床 2 0 0 4 3 7 8 7 9 8 3 3 B E I J I N G F A N U C公司 F A N U C系统刀库标准P MC程 序 z 2 0 0 8 作者简介 黄祖平 男 1 9 7 1 年生 广东阳春人 大学本 科 讲师 高级技师 研究领域 数控加工工艺与模具设 计 已发表论文3 篇 编辑 向飞 一 一 一 一 一 一 一 十一 L 一 厂 出结束命令使系统关闭 l开 始 结 束 5 结束语 垃圾 二 结 束 命 令 合 起 来 充 分 实 现 了 垃 圾 桶 的 智 f 二 苎三三至兰三 二 二 二二 嚣 盖 l厂 l 电 机 执 行 运 作 l 以 继续 加入 一些 新的 功 能 比 如 l l A D 图 像 转 换 I l l I 兰 J H 匕 儿州 l L T J r L 1 垃 圾 椭 盂 的 目 动 开 闭 等 便 垃 圾 l r 森 i 根 据 现 萎 桶 P W 位 M置 计 算 产 I 桶 更 加 智 能 化 系 统 的 设 计 满 足 l l 无 线 模 块 发 送 及 接 收 I I 生 驱 动 波 I l L 厂 j L 广 J 经济性和技术性双重要求 具 I厂 磊 磊 厂 菡 有 较 好 的 推 广 使 用 价 值 l L r L 下 参考文献 L 至銮 n 筹 一一一 一一一 I 连 续 提 取 副 图 像 l 2 陈 卫 平 全 区 域 覆 盖 自 主 移 动 机 l f 图8软件流程图 2 0 0 4 4 系 统 软 件 设 计 哈 尔 滨 哈 尔 慧蓄 技 术 m 如图8 所示 开机后 系统进