“车床维修”数控铣床带斗笠式刀库改造

1 1 7 37 广州工程技术职业学院广州工程技术职业学院毕业设计 论文 毕业设计 论文 编号 GIT QI A6 37 广州工程技广州工程技术职业术职业学院学院 广州数控广州数控设备设备有限公司有限公司 毕业设计 论文 题目 题目 数控铣床带斗笠式刀库改造数控铣床带斗笠式刀库改造 系系 院院 机电工程系机电工程系 专业班级专业班级 10 级数控级数控 3 班班 学生姓名 学生姓名 骆金炮骆金炮 学号学号 2100981919278 指导教师 指导教师 练一鸣练一鸣 孙晓辉孙晓辉 完成日期 完成日期 2012 年年 12 月月 12 日日 2 2 7 38 广州工程技术职业学院毕业设计 论文 任务书广州工程技术职业学院毕业设计 论文 任务书 编号 GIT QI A6 38 姓名骆金炮学号2100981919278毕业届别2013 年专业数控技术 毕业设计 论文 题目数控铣床带斗笠式刀库改造数控铣床带斗笠式刀库改造 指导教师练一鸣学 历大专职 称导师 指导教师孙晓辉学 历硕士职 称讲师 具体要求具体要求 1 根据有关企业市场需求的 指导教师所给定的和自己选定项目为毕业设计课题 2 搜集准备设计资料和相关手册 3 确定毕业设计课题的实施步骤 4 绘制出产品的相关图形 5 编写毕业设计说明书 进度安排进度安排 1 2012 年 10 月 12 日至 10 月 15 日 完成课题选择 并搜集准备设计资料和手册 2 2012 年 10 月 16 日至 11 月 16 日 完成毕业论文的主要部分内容 3 2012 年 11 月 17 日至 11 月 30 日 编写毕业论文设计说明书 4 2012 年 12 月 01 日至 12 月 31 日 指导教师审核全部设计资料 5 2013 年 01 月 01 日至 01 月 08 日 修改并打印全部设计资料 上交给校内指导老师 广州数控设备有限公司指导教师签字 年 月 日 专业组长意见 专业组长签字 年 月 日 题目发出日期2012 10 12论文起止时间2012 10 12 2013 01 08 附注 3 3 7 397 39 广州工程技术职业学院学生开题报告书广州工程技术职业学院学生开题报告书 编号 GIT QI A6 39 课题类型 1 A 工程设计 B 技术开发 C 软件工程 D 理论研究 2 X 真实课题 Y 模拟课题 Z 虚拟课题 1 2 均要填 如 AY BX 等 课题名称数控铣床带斗笠式刀库的改造 课题来源教师指定课题类型 AX 指导 教师 练一鸣 孙晓辉 学生姓名骆金炮学 号 2100981919278 专 业数控技术 开题报告内容 随着现代科技的发展猛进 为了提高生产效率 加强设备的技术 要求 当今有很多厂家对数控机床进行了改造 使其成为机械化 智能化 人性 化等 根据功能和技术要求的不同因而改造也不同 例如 在机床上安装排销功 能或安置机器手使其全自动机械化或智能化等 而本论文主要讲述的是数控铣床 带斗笠式刀库的改造 方法及预期目的 数控铣床带斗笠式刀库的改造就是在主轴支架体上安装一个斗 笠式刀库 使其成为加工中心能够全自动换刀 主要目的 因为在实际加工过程 中使用到的加工时间很少而大部分时间都是用在装夹和换刀过程中 所以为了提 高生产效率和批量生产 充分利用原有的资源 很多厂家都会注重这一点而进行 改造 指导教师签名 日期 4 4 目录目录 前言前言 5 摘要摘要 5 1 1 绪绪 论论 6 1 1 数控机床概述 6 1 2 刀库的发展趋势及方向 7 二 刀库类型和改造的选择方案二 刀库类型和改造的选择方案 7 2 1 刀库的类型 7 2 2 刀库改造的对比和决择 11 三 斗笠式刀库使用说明三 斗笠式刀库使用说明 13 3 1 斗笠式刀库自动换刀装置 13 3 2 斗笠式刀库的 PMC 控制要求 16 3 3 刀库配置表 17 3 4 与刀库相关的电气连接图 18 3 5 主轴准停控制信号 21 3 6 宏程序调用及换刀宏程序 21 四 斗笠式刀库的调试四 斗笠式刀库的调试 23 4 1 刀库换刀调试必须注意的问题 23 4 2 刀库安装与相关 PLC 参数设置 24 4 3 刀库的调试设置 28 五 五 自动换刀系统的常见故障及排除自动换刀系统的常见故障及排除 29 5 1 刀库的维护要点 29 5 2 刀库的故障及排除 30 5 3 刀库常见的报警处理 31 六 总六 总 结结 33 七 参考文献七 参考文献 34 5 5 前前 言言 由于市场竞争日趋激烈 产品更新极为迅速 随着汽车工业以及轻工消费 品生产的高速增长 中小批量零件的生产及复杂零件越来越多 精度要求也越 来越高 这就要求加工设备具有很高的效率和加工精度 而传统的普通机床已 远远不能满足现代生产的需要 而以数控机床为代表的数控设备的生产与应用 水平反映了一个国家的机械与电子水平 它的推广应用对于提高劳动生产率和 产品质量 改变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用 因此有很多厂 家为了达到相应技术要求而对原有的机床设进行改造 加工中心之所以得到这 个称号就是因为它有独特的刀库和高精度 而刀库的容量及性能又直接决定了 一台机床的价位和技术水平 目前 加工中心以及其它大型机床都拥有自己独 立的刀库 但还有很多中小型机床还是使用小型刀架换刀或人工装刀 这大大 降低了加工效率 难以批量生产 而在加工过程中实际上用到的加工时间很少 而大部分时间都是用在换刀和装夹上 因此有很多厂家对这类机床进行了改造 在机床上安装一个刀库使其成为加工中心能够全自动换刀 这不但提高了生产 效率 缩短加工时间 能够批量生产 而且还充分利用了原有的资源 避免了 不必要的损失 利用最小的投资得到最大收益是每个厂主的追求 因此机床的 改造在当今起着重要的作用 特别是对加工中心的改造 摘摘 要要 在现代数控加工技术得到迅速的普及及发展 高速加工中心作为新时代数 控机床的代表 已在机床领域广泛使用 自动换刀刀库的发展俨然已超越其为 数控加工中心配套的角色 在其特有的技术领域中发展出符合机床高精度 高 效率 高可靠度及多任务复合等概念的独特产品 因而刀库是加工中心最重要 的部分之一 它的发展也直接决定了加工中心的发展 近年来有很多厂家对刀 库方面进行更新改进 在容量 效率和稳定可靠性等各方面进行提高 使其更 智能化 人性化 在现代 加工中心虽然已经被广泛使用 但不可能每个厂家都 全部使用加工中心加工 无论是大厂还是小厂都还有很多普通机床或技术先进 一点的机床而又并非加工中心 因此 有很多厂家避免浪费现象加强设备性能 6 6 对原有的资源进行了充分利用 注重了机床改造 而本论文主要讲述的是 XK714 铣床带斗笠式刀库的改造 因为这种刀库在数控加工中心上应用非常广 泛 而换刀过程简单 换刀时间短 定位精度高 总体结构简单 紧凑 动作 准确可靠 维护方便 成本低而被广泛使用 关键词 机床改造 刀库 加工中心关键词 机床改造 刀库 加工中心 一 一 绪绪 论论 1 11 1 数控机床概述数控机床概述 1 1 11 1 1 数控机床的概念数控机床的概念 数字控制是利用数字化信息对机械运动以及加工过程进行控制的一种方法 简称数控 Numerical Control NC 数控机床是指采用了数控技术进行控制 的机床 或者说是装备了数控系统的机床 也称作为 NC 机床 由于现代数控系 统是通过计算机进行控制的 因此 数控机床又称为 CNC 机床 1 1 21 1 2 数控机床的组成数控机床的组成 数控机床主要由数控系统 伺服系统 程序载体 输入 输出装置 强电控 制装置 辅助装置和机床主体组成 输入数控装置的程序指令记录在信息载体 上 由程序读入装置接收 或由数控装置的键盘直接手动输入 1 1 31 1 3 数控机床的工作原理数控机床的工作原理 数控机床在加工工艺与表面成形方法上与普通机床基本相同 在实现自动 控制的原理和方法上有很大的区别 数控机床是利用数字化信息来实现自动控 制的 先将与加工零件有关的信息 即工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数 切削用量以及各种辅助操作等的加工信息 用规定的文字 数字和符号组成代 码 按一定的格式编写成加工程序 然后将加工程序输入数控装置 经过数控 装置的处理 运算 按坐标轴的移动分量送到各轴的驱动电路 经转换放大 用于伺服电动机的驱动 带动各轴转动 并进行反馈控制 使刀具 工件以及 其他辅助装置严格按照程序规定的顺序 轨迹和参数有条不紊的动作 从而加 工出所需的零件 1 1 41 1 4 数控机床的特点数控机床的特点 7 7 数控机床具有广泛的适应性 加工对象改变时只需要改变输入的程序指令 加工性能比一般自动机床高 可以精确加工复杂型面 因而适合于加工中小批 量 改型频繁 精度要求高 形状又较复杂的工件 并能获得良好的经济效果 1 1 51 1 5 数控机床的发展数控机床的发展 随着数控技术的发展 采用数控系统的机床品种日益增多 有车床 铣床 镗床 钻床 磨床 齿轮加工机床和电火花加工机床等 此外还有能自动换刀 一次装卡进行多工序加工的加工中心 车削中心等 未来数控机床的类型将更加多样化 多工序集中加工的数控机床品种越来 越多 激光加工等技术将应用在切削加工机床上 从而扩大多工序集中的工艺 范围 数控机床的自动化程度更加提高 并具有多种监控功能 从而形成一个 柔性制造单元 更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中 1 1 2 2 刀库系统的发展趋势刀库系统的发展趋势及方向 及方向 近年来刀库的发展俨然已超越其为配备的角色 在特有的技术领域中发展出符 合工具机高精度 高效能 高可靠度及多任务复合等概念产品 多样化产品 左右工具机在生产效能及产品精度的表现 刀库的容量 布局 针对不同的工 具机 形式也有所不同 根据刀库的容量 外型和取刀方式可概分为斗笠式刀 库 圆盘式刀库 链条式刀库 其发展趋势均为为高效能 轻量化低成本的产 品 刀库系统作为自动化加工过程中所需的储刀及换刀需求的一种装置 为数 控机床缩短机床非切削时间 降低劳动强度提供了必要条件 是数控机床的重 要功能部件 必将向精密和简易两极化 高速轻量化 低碳 环保 智能 安 全等几个方向发展 二 刀库类型和改造的选择方案二 刀库类型和改造的选择方案 由于本次实践主要是对数控铣床 XK714 进行加工中心改造 在这次改造中 刀库的选择特别重要 因为刀库是加工中心自动换刀装置的主要部件 刀库的 容量和性能直接决定了一台加工中心的技术含量 而刀库的形式又有很多种 如 斗笠式 盘式 链条式 格子箱式等等 再加上各种刀库的价格 寿命和 用途都不同 因此选择刀库不仅仅是资金成本的问题 还应考虑到其它的条件 限制和各种设备因素 例如机床与刀库的匹配紧凑性能 定位精度要求 加工 8 8 零件需求等方面问题 所以刀库的选择是这次改造的首要难点 2 1 刀库的类型刀库的类型 根据刀库的容量和存取刀具的方式 刀库可设计成多种形式 目前常见的刀库 类型如下 1 1 盘式刀库盘式刀库 图 1 1 盘式刀库 此刀库结构简单 应用较多 如图 1 1 所示 由于刀库呈环形排列 空间 利用率低 因此出现了刀具在盘中进行双环和多环排列 以增加空间的利用率 的设计 但这样一来 刀库的外径较大 转动惯量也很大 选刀时间也较长 因此 盘式刀库一般适用于刀具容量较小的刀库 2 2 链式刀库 链式刀库 如图 1 2 所示 此刀库结构紧凑 刀库容量较大 链环的形状可根据机床 的布局制成各种形状 也可将换刀位突出以便于换刀 能充分利用机床的占地 空间 通常为轴向取刀 位置精度较低 造价也较高 9 9 图 1 2 链式刀库 3 斗笠式刀库 斗笠式刀库 图 1 3 斗笠式刀库 10 10 如图 1 3 所示 此刀库结构采用日內瓦轮分割机构 运转顺畅 分割精 度高 也可将换刀位突出以便于换刀 刀盤滑動使用线性軸承 摩擦小 寿命 長 弹簧夾臂 夾持刀具 裝夾容易 維修简单 4 4 格子盒式刀库格子盒式刀库 固定型格子盒式刀库 1 刀具分几排直线排列 由纵横向移动的取刀机械手完成选刀运动 将选取 的刀具送到固定的换刀位置刀座上 由换刀机械手交换刀具 由于刀具排列密 集 空间利用率高 刀库容量大 非固定型格子盒式刀库 2 可换主轴箱的加工中心刀库由多个刀匣组成 可直线运动 刀匣可以从刀 库中垂直提出 5 5 平置式刀库平置式刀库 优点 采用伺服马达 高效率 高精度 亦可采用普通电机驱动 滑座采用直线轴承 換刀定位准确快速 兼具保护刀庫不受污染 刀爪組 采用刚性承靠座定位 刀具稳固不晃動 11 11 2 22 2 刀库改造的对比和决择刀库改造的对比和决择 以 XK714 数控铣床为例 主要规格 特殊功能 XK714 数控铣床主要技术参数 工 作 台 1200 320mm 工作台行程 750 x380mm 主 轴 行 程 450mm 主轴鼻端至工作台面距离 70 470mm 主轴中心至立柱表面距离 350mm 主轴转速范围 级别 6000rpm 主轴内孔锥度 BT40 立铣最大直径 25mm 端铣最大宽度 100mm 钻孔最大直径 30mm 最大快移速度 6000mm min 定 位 精 度 0 02mm 重复定位精度 0 01mm 最小设定单位 0 01mm 主电机额定功率 3 7KW 变频 机床净重 2800Kg 机床标准配置 广数 990MA 伺服系统三轴三联动 电子润滑泵 高强度铸件 导轨贴耐 磨片 淬火 12 12 根据相关条件因素进行对比决择根据相关条件因素进行对比决择 1 不同刀库改造的对比不同刀库改造的对比 1 链式刀库 此刀库在龙门铣床应用比较广泛 通常为轴向取刀 结构紧凑 刀库容量较大 占地面积较广 位置精度较低 造价也较高 一般装夹重型或大型的刀具 通 常用于重型或大型机床的改造 而 XK714 数控铣床只是中型机床 对于链式刀 库的容量和需求并不多 因此这对于 XK714 数控铣床进行改造很不合理 这种 刀库不但价格昂贵而且用途也不大 改造后资源得不到充分利用 可以说是一 种浪费现象 所以排除链式刀库改造 2 格子箱式刀库 此刀库应用者较少 其结构紧凑刀库空间利用率高 但换刀时间较长 布局不 灵活 它通常刀库安装在工作台上 而 XK714 数控铣床的工作台主要用于零件 的装夹加工 因此这对于 XK714 数控铣床进行改造也很不合理 所以排除格子 箱式刀库改造 3 盘式刀库 此刀库应用较多 换刀装置的结构简单 成本低 换刀可靠性较好 适用于刀 库容量较小的加工中心上改造 因此这种刀库可以考虑对 XK714 数控铣床进行 改造 4 斗笠式刀库 此刀库结构采用日內瓦轮分割机构 运转顺畅 分割精度高 也可将换刀位突 出以便于换刀 刀盤滑動使用线性軸承 摩擦小 寿命長 成本较低 用弹簧 夾臂夾持刀具 裝夾容易 維修简单 因此这种刀库可以考虑对 XK714 数控铣 床进行改造 13 13 2 决择 决择 从以上的刀库类型看来 只有盘式刀库和斗笠式刀库可以进行改造 在两者中 换刀的速度和其它性能的相比盘式刀库比斗笠式刀库略胜一些 加上盘式刀库 的造价也比斗笠式刀库高 但由于所需的技术要求和性能作用的不同而选择不 同 如果主要用于工厂加工生产技术要求较高的应选用盘式刀库 因为盘式刀 库换刀速度比较快 技术要求高性能较好 而我们这次实习改造的 XK714 数控 铣床主要用于教学使用 对于加工生产方面的技术要求不是很高 虽然斗笠式 刀库比盘式刀库的换刀较慢 但斗笠式刀库的维修率和成本比盘式刀库的较低 所以在这次实习中主要选用斗笠式刀进行改造 因此本毕业设计主要完成的是 对斗笠式刀库的改造 三 三 斗笠式刀库使用说明斗笠式刀库使用说明 3 13 1 斗笠式刀库的自动换刀装置斗笠式刀库的自动换刀装置 以 218M 系统为例 介绍一种通过宏程序调用实现斗笠式刀库换刀控制的方 法 刀库容量为 16 装 16 把刀 利用伺服主轴电动机的内置编码器进行定向 准停 斗笠式自动换刀装置结构简单 无需机械手交换刀具 可提供可靠快速的刀具交换方 式 目前常用的到库容量有 16 20 24 和 30 把等 14 14 1 刀盘 2 刀柄卡簧 3 防护罩 4 气缸 5 磁环开关 两个 6 刀库支架 7 电动机接线盒 8 刀盘驱动电动机 9 接近开关 10 槽轮套 11 马氏槽轮 图 3 1 斗笠式换刀装置的结构图 优点 采用日內瓦轮分割机构 运转顺畅 分割精度高 刀盤滑動使用线性軸承 摩擦小 寿命長 弹簧夾臂 夾持刀具 裝夾容易 維修简单 15 15 3 1 1 自动换刀动作原理 1 系统得到换刀信息后 主轴 刀具 自动返回到换到点 且实现主轴 定向准停控制 2 刀盘从原位自动进刀 气缸 4 活塞移动 当刀盘到位开关接通后刀 盘立即停止 做好准备接刀动作 3 主轴自动松刀并进行吹气控制 当主轴松刀到位开关接通后 完成刀 盘接刀控制动作 把当前主轴上的刀具放回刀库 4 主轴上移 一般返回机床参考点 5 根据程序的 T 码指令进行就近选刀 刀盘电动机 8 正转或反转 控 制 即电动机通过槽轮套 10 驱动马氏槽轮 11 带动刀盘 1 间歇运动 到盘分度 同时刀盘计数器开关 9 计数 选刀到位 计数器为 0 刀盘电动机立即停止 6 主轴再次下移到换到点 进行主轴接刀控制 7 主轴到达换刀点后 实现主轴锁紧刀具控制 8 当主轴锁紧到位开关接通后 刀盘 1 退回到原位 气缸 4 活塞运动 9 当刀盘 1 原位开关 5 接通 完成自动换刀的控制 刀库动作简介刀库动作简介 刀库的换刀动作如下 1 刀库转到换刀坐标处 如图 1 a 所示 2 主轴准停 3 刀库前进 抓旧刀 如图 1 b 所示 4 主轴松刀 5 z 轴向上移动 让出刀库旋转尺寸 如图 1 c 所示 6 刀库旋转 选刀 如图 1 d 所示 7 Z 轴向下移动 移动至换刀位置 如图 1 e 所示 8 主轴紧刀 抓新刀 9 刀库后退 换刀结束 如图 1 f 所示 16 16 3 1 23 1 2 换刀基本过程换刀基本过程 对于 GSK218 系统来说 无论是斗笠式刀库还是机械手刀库 其换刀过程均 为通过 M6 调用 9999 子程序来执行的 9999 为扩展程序 如果系统参数中参数 为 0 则可以通过 程序 选择程序 扩展程序 载入 9999 程序入内 存 来查看 9999 程序 也可以在电脑上在目录下用文本方式打开 9999 文件 查看里面的内容 M6 调用 9999 程序之后 再通过调用相应的 M 扩展代码 对换刀的整个过程进行控制 换 刀的 M 扩展代码可以在 系统设置 辅助功能 里面进行查看 3 1 33 1 3 自动换刀指令格式 自动换刀指令格式 T T X X X X M06M06 T 码为加工程序所需要的刀具号 M06 刀具交换指令 目前多位调换到的宏程序 T 码和换刀指令不能分开 否者机床产生报警 3 23 2 斗笠式刀库的斗笠式刀库的 PMCPMC 控制要求控制要求 1 查询系统刀号是否存在 不存在发出报警 T 码错误 2 检查程序选择的刀号是否在主轴上 如果选择的刀号在主轴上 则结 束换刀程序 17 17 3 检查选择的刀具号是否在当前换刀点的刀座中 如果选择的刀号在换 刀点的到座中 程序 T 码结束 等待刀具交换指令 M06 4 如果选择的刀号不在换刀点的到座中 计算出从选择的刀号的刀座转 换刀点刀座的步距数 并判别刀盘电动机的旋转方向 实现就近选刀 5 刀盘电动机旋转时 计数器开始记计数 当刀盘计数器到位 刀盘电 动机制动停止 完成程序 T 码控制 6 刀盘电动机有短路和过载保护 出现故障时 系统发出相应的报警 7 当刀盘旋转的时间超过规定的时间 系统发出 T 码执行时间超时报警 3 33 3 刀库配置表刀库配置表 刀库配置表在主界面的 刀库配置 界面下 刀库配置表提供了主轴上和 刀库上的所有的刀具信息 刀库表起始地址 刀库表存储于 PLC 数据表中 该配置项用以设置刀库表 在数据表中的起始地址 该配置项为参数的引用 与修改参数具有同等效果 18 18 刀具数量 设置刀库中能存储的刀具数量 该配置项为参数的引用 与修 改参数具有同等效果 机床级权限 当前刀具号 设置主轴上夹持刀具的刀具号 该配置项为数据表的引用 当前刀位号 设置刀库上在换刀位置上的刀位号 该配置项为数据表的引 用 刀具号 设置刀库每个刀位上所装夹刀具的序号 刀库表的相关地址为 刀库表首地址 刀库表起始地址设置值 刀库表尾地址 刀库表起始地址 刀具数量 1 刀位地址 刀库表起始地址 刀位号 1 数据表中非易失性存储单元地址范围为 D000 D255 因此 刀库表尾地址 最大不能超过 255 否则系统报错 对于斗笠式刀库来说 刀位号与刀具号一一对应 所以实际的 刀库配置 的刀库配置表内的各个刀位上的刀具号就没有意义 有效的内容只有 当前刀 具号 同 当前刀位号 其二者应该一致 3 43 4 与刀库相关的电气连接与刀库相关的电气连接图 图 3 4 1 刀库的主电路图 19 19 3 4 2 电磁阀的控制回路图 20 20 3 4 3 加工中心斗笠式刀库全功能信号电路图 21 21 3 53 5 主轴准停控制信号主轴准停控制信号 ORCMAORCMA G70 6G70 6 ORARA ORARA F45 7F45 7 ORCMA 信号用于主轴换刀或主轴换刀时的准停控制 保证刀柄不会与刀库 发生撞击而损坏刀库或主轴 可通过 PMC 编程实现 M19 主轴准停 M 指令 或 22 22 手动主轴准停控制 与此对应的主轴准停结束信号为 F45 7 ORARA 当此信 号为 1 时表示主轴准停结束 主轴准停控制用的传感器可用外部接近开关和电动机速度传感器 外部位 置编码器 主轴电动机内置传感器等多种形式 目前大多利用伺服主轴电动机 的内置位置编码器实现 3 63 6 宏程序调用及换刀宏程序宏程序调用及换刀宏程序 3 6 1 宏程序调用及刀库相关系统参数 本项目采用 M 指令的 M06 调用宏程序实现刀库的换刀控制 1 指定调用宏程序的 M 代码值参数 PRM 6080 6089 PRM 6080 PRM 6089 分别对应调用程序号为 O9020 9029 的宏程序所需的 M 代码值 当用 M06 调用 O9023 宏程序时 必须将 PRM 6083 设为 6 本 项目中的宏程序号为 O9021 所以 PRM 6081 设置为 6 2 主轴准停位置设置参数 PRM 4031 当刀库调整好后 将所测主轴准停的位置数据设置在参数 PRM 4031 中 参 数 PRM 4077 定向时停止位置偏移量 设为 0 当执行完主轴准停指令 M19 或手动主轴准停 后 NC 输出的准停结束信号 F45 7 为 1 3 主轴定向速度参数 PRM 4038 在执行 M19 或手动主轴准停指令时 主轴按参数 PRM 4038 所设定的运 转速度进行准停定向 4 换刀点设置参数 PRM 1241 一般情况下 用第二参考点作为主轴换刀或还刀点 对于立式加工中心 一般只需将刀库调整好后所测的Z轴位置数据设置在参数 PRM 1241 中 5 其他相关参数 PRM 4000 0 主轴和电动机的旋转方向设定 1 若使用主轴内置编码器 该参数位设为 0 时 表示主轴和电动机的旋转方 向相同 PRM 4002 3 2 1 0 使用主轴位置编码器作为位置反馈 2 23 23 该参数位分别对应设置为 0 0 0 1 PRM 4015 0 定向是否有效 3 该参数位设为 1 使定向有效 PRM 4010 2 1 0 设定电动机传感器类型 4 使用内置位置编码器时 设为 0 0 1 若主轴和主轴电动机间的传动比为 1 1 时 PRM 4056 4059 不需要设置 3 6 2 换刀宏程序 下面提供换刀调用的宏程序例子供分析参考 例中刀库容量为 16 O9021 换刀宏 子 程序号 23 4003 保存米制或英制系统 24 4006 保存增量或绝对编程方式 G90 G91 方式 G91 增量坐标编程 M05 主轴停止 G30P2Z0 至抓刀点 换刀点 M19 主轴准停 M26 刀号读取 判断刀库刀号与 主轴刀号是否一致 IF 1000EQ1 GOTO30 T 码值 17 时退出换刀程序 IF 1001EQ1 GOTO40 主轴刀号等于 T 码值时退出换刀 程序 IF 1002EQ1 GOTO50 T 码值为 0 时退出换刀程序 M23 刀库推出 G04P500 停 0 5 秒 M25 松刀 G04P500 停 0 5 秒 G28Z0 至Z轴零点 M21 刀库转 刀盘旋转选刀 24 24 G30P2Z0 至抓刀点 M24 紧刀 抓刀 M22 刀库退回 GOTO100 换刀结束并返回 N30 3000 1 TOOL NOT FOUND 刀没找到报警 GOTO100 结束换刀并返回 N40 3000 2 TOOL NO ON SPINDLE 主轴刀号已是需换刀刀号报警 GOTO100 结束换刀并返回 N50 3000 3 T CODE IS 0 换刀刀号为 0 报警 N100M05 主轴停转 G 23 恢复到主程序的米 英制系统 G 24 恢复至主程序的增量或绝对编程 系统 M99 返回主程序 从程序中可以看出 M19 为主轴准停指令 M20 为刀库回零指令 M21 为选 刀 刀库转 指令 M22 为刀库退回指令 M23 为刀库推出指令 M24 为紧刀指 令 M25 为松刀指令 M26 为刀号读取指令 四 斗笠式刀库的调试四 斗笠式刀库的调试 4 1 刀库换刀调试必须注意的问题刀库换刀调试必须注意的问题 刀库换刀调试时必须注意以下问题 1 刀库的初始化 初始状态主轴刀号为 1 刀 刀盘 当前刀位 无刀 其余刀位装刀 必须在 PLC 程序中预先用开关信号做刀库初始化 设置 当前位置刀号 为 主轴刀号 2 在换刀宏程序中 必须做同刀号判断 如果指令刀号与主轴刀号相 同 就结束宏程序 主轴刀号为 0 相当于未做初始化 就结束宏程 序 3 刀库计数脉冲的使用 刀库制造厂家一般在刀库上配有计数器 用 以计数刀库的旋转 当刀库计数接近开关的红灯熄灭时 刀库才进 入刀位的正确位置 因此必须用计数接近开关脉冲的下降沿做停止 条件 在 PLC 中改用下降沿脉冲 25 25 4 位置开关的使用 为保护刀库安全工作 应充分利用 218M 系统所 具有的位置开关功能 即通过参数在 Z 轴上设定位置开关 位置开 关的位置区域就是 Z 轴的换刀点 只有 Z 轴进入该位置区域 位置 开关为 ON 刀库才能前进卡刀 4 1 14 1 1 刀号判断保护刀号判断保护 若所选刀号超出范围 则直接发出信号 使程序进入 自动暂停 状态 待修改刀号后再继续运行 刀具判断程序如下图所示 4 2 刀库安装与相关刀库安装与相关PLCPLC参数设置参数设置 操作目的 使梯形图与刀库的配置吻合 A 此梯形图配斗笠式刀库时对机床的要求 此梯形图配斗笠式刀库时对机床的要求 1 机床有主轴刀具自动夹 松装置 并且自动夹 松装置安装有常开型 的到位检测开关 2 主轴有定位功能 并且定位角度可以调整 3 刀库的容量小于100 4 刀库可以正转和反转 5 刀库有计数开关 前进到位检测开关 后退到位检测开关 26 26 B 系统与刀库相关线路的连接 系统与刀库相关线路的连接 C 刀库开关型号与旋转到位方式的选择 刀库开关型号与旋转到位方式的选择 刀库无回零开关 将 K010 1 设置为 0 刀库有回零开关 将 K010 1 设置为 1 刀库回零开关为常开型 将 K010 2 设置为 0 刀库回零开关为常闭型 将 K010 2 设置为 1 刀库进刀开关为常开型 将 K010 3 设置为 0 刀库进刀开关为常闭型 将 K010 3 设置为 1 刀库退刀开关为常开型 将 K010 4 设置为 0 刀库退刀开关为常闭型 将 K010 4 设置为 1 刀库计数开关为常开型 将 K010 5 设置为 0 27 27 刀库计数开关为常闭型 将 K010 5 设置为 1 注意事项 1 K010 1 设置为 0 时 K010 2 设置无效 2 刀库旋转到位 A 方式是指 刀库旋转到正常的停止位置时 刀库计数 开关没有感应到档块 见图 A 3 刀库旋转到位 B 方式是指 刀库旋转到正常的停止位置时 刀库计 数开关感应到档块 见图 B 例如 有一个刀库无回零开关 各检测开关均为常开型 旋转到位为 A 方式 参数应设置为 K010 1 0 K010 2 0 K010 3 0 K010 4 0 K010 5 0 D D 刀库容量的设置 刀库容量的设置 在在 DATA100DATA100 和和 CTR100CTR100 中输入刀库容量 中输入刀库容量 注意事项 1 刀库容量是指刀库中的刀套个数 2 DATA100 和 CTR100 的设置值必须小于 100 例如 刀库容量为 16 时 将 DATA100 设置为 16 CTR100 设置为 16 E E 刀库中刀具号的设置 刀库中刀具号的设置 数据表 D001 D099 分别对应着刀库 1 号 99 号刀套 数据表 D001 D099 中的设置值分别对应刀库 1 号 99 号刀套中的刀具号 D245 为主轴上 的刀具号 注意事项 1 D001 D099 中不能设置有相同的刀号 0 除外 否则在换刀时 会出 现报警 28 28 2 刀具号的设置范围需满足数参 0206 设定的要求 否则在执行 T 代码 时 会出现报警 例如 刀库容量为 16 时 如果在 D1 D16 中依次设置成 1 16 执行 T8 M6 时 8 号刀套将旋转至 换刀位后执行刀具交换 如果在 D1 D16 中依次设置成 10 20 30 160 执行 T80 M6 时 8 号刀套将旋转至换刀位后执行刀具交换 如果 D1 和 D2 都 设置成 8 执行 T8 M6 时将会出现报警 F 系统与刀库有关的时间参数 系统与刀库有关的时间参数 TMR 的设置 的设置 注意事项 1 上述参数 TMR 与刀库的型号 刀库的旋转速度等性能有关 请按刀库 的性能指标合理的设置 2 上述参数 TMR 设置不当 会导致报警使之不能正常换刀 通过 A F 步骤的基本操作 使梯形图与刀库的配置吻合 但刀库还不能 正常的运行 通过以下第二部分的设置和操作可以使刀库在手动操作下正转 反转 进刀 退刀的动作 以便检查刀 库的每一步的动作是否正常 3 3 主轴定位角度和换刀坐标位置的调整 主轴定位角度和换刀坐标位置的调整 A 主轴定位角度的调整参考主轴驱动单元相关的说明书 29 29 B 刀库在换刀时 Z 轴有两个位置 原点位置和换刀位置 为使刀库能回到原点位置 必须将数参 0047 设置为 0 否则会出现事故 造成机械损坏 刀库换刀位置坐标在数参 0052 中设置 必须正确设置好此参数 否则会 出现事故 造成机械损坏 通过以上三个步骤的操作 就可以执行正确的换刀操作了 对执行 T 代 码和 M 代码的操作描述如下 TxxM6 和 Txx M6 执行的效果一样 T0M6 将主轴上的刀还到刀库中 警告 当主轴刀号为 0 时 严禁在主轴上装刀 否则在换刀时会出现事故 造成机械损坏 4 34 3 刀库的调试设置刀库的调试设置 1 系统处于正常运行时 请确保 K000 0 K000 1 K000 2 K000 3 K000 4 K000 5 K000 6 K000 7 K005 2 K010 7 的状态为 0 否则有可能导致意外发生 2 修改了 K001 0 参数必须重新启动系统后才生效 当 K001 0 0 即 不使用刀库 时 K010 0 K010 1 K010 2 K010 3 K010 4 K010 5 K010 6 K010 7 K011 0 K011 1 K011 2 K011 3 设置无效 3 当 K001 0 1 即 刀库使用有效 时 K008 2 设置无效 4 当 K008 2 0 即 不使用刀具夹 紧装置 时 K008 1 设置无效 5 K006 0 设置时的注意事项 当 X 轴的行程限位开关安装了两个 正限位开关连接 X0 0 负限位开关连 接 X0 1 时 把 K006 0 设置为 0 有效 此时 K007 0 设置无效 当 X 轴的行程限位开关安装了一个 必须与 X0 0 连接 时 把 K006 0 设 置为 1 有效 如果 X 轴正方向移动到极限出现了负方向的硬限位报警 或 X 轴负方向移动到极限出现了正方向的报警 修改 K007 0 时报警取反 即可调 整此错误的警告 Y 轴的 K006 1 和 K007 1 Z 轴的 K006 2 和 K007 2 4TH 轴的 K006 3 和 K007 3 的设置与 X 轴相同 30 30 6 K008 3 1 时 润滑的开 关时间由系统控制 可通过调整 CTR101 润滑 关时间 单位系统默认为 分钟 和 CTR102 润滑开时间 单位系统默认为 秒 来控制 K008 3 0 时 润滑开 关的时间不受系统控制 7 K005 2 1 时 所有的报警互琐解除 系统进入调试模式 仅供系统 在测试时使用 正常使用时必须将此参数设置为 0 否则可能导致意外的发生 8 K004 0 主轴是否使用 I O 点控制 1 时 K008 4 主轴是否有换档 装置 设置无效 即主轴无换档装置 9 K015 0 0 时 使用 GSK218M 的操作面板 K015 0 1 时 使用 GSK990MA 的操作面板 五 自动换刀系统的常见故障及排除五 自动换刀系统的常见故障及排除 刀库及换刀结构较复杂 且在工作中又频繁运动 所以故障率较高 目前 机床上有 50 以上的故障都与之有关 如刀库运动故障 定位误差过大 持刀 柄不稳定等 这些故障最后都造成换刀动作卡位 整台机停止工作 因此刀库 的维护十分重要 5 1 刀库的维护要点 1 严禁把超重 超长的刀具装入刀库 防止在机械手换刀时掉刀或刀 具与工件 夹具等发生碰撞 2 顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库中的顺序要正确 其他选刀 方式也要注意所换刀具是否与所需刀具一致 防止换错刀具导致事故发生 3 用手动方式往刀库上装刀时 要确保装到位 装牢靠 并检查刀座 上的锁紧装置是否可靠 4 经常检查刀库的回零位置是否正确 检查机床主轴回换刀点位置是 否到位 发现问题要及时调整 否则不能完成换刀动作 5 要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁 6 开机时 应先使刀库空运行 检查各部分工作是否正常 特别是行 程开关和电磁阀能否正常动作 发现不正常时应及时处理 31 31 5 25 2 刀库的故障及排除刀库的故障及排除 刀库的主要故障有 刀库乱刀故障 换刀过程中出现撞刀故障 换刀过程 出现掉刀故障 自动换刀过程没有完成故障 一般是超时报警 5 2 1 刀库乱刀故障几 所谓乱刀故障就是指指令的刀具不是实际选择的刀具 如果出现乱刀故障 将会损坏刀具并使加工工件报废 严重时将损坏机床 乱刀的故障原因 1 系统 PMC 参数和实际刀库的刀具记忆不符 2 刀库计数器开关故障或与实际刀库位置不一致 3 刀库拆装修理 4 操作者装刀过程中刀具混乱 处理方法 1 通过系统 MDI 方式把刀库中的刀具卸下 2 刷新刀库数据表 按出厂时重新设定数据表 3 把计数器设定画面的预设值设定为刀库的容量 计数器的开始值为 1 计数器的当前值当前刀库在换刀点的刀座号设定 初始状态为 1 号刀座 5 2 2 换刀过程中出现撞刀故障 撞刀的故障原因 1 主轴换刀点位置不正确 2 主轴准停位置不正确 处理方法 1 主轴换刀点位置不正确引起的故障处理 机床手动返回到机床换刀点 一般为机床第二参考点 1 32 32 调整主轴的换刀点 并记下机床坐标系的坐标值进行修改 2 2 主轴准停角度不正确引起的撞刀故障 首先查出主轴一转信号不稳定的原因 并排除故障 1 重新调整主轴准停角度 使主轴端面的键与刀库上的键槽相对应 2 5 2 3 换刀过程出现掉刀故障 故障原因 1 刀库扣刀位置出现偏差 2 刀库的刀具锁紧弹簧损坏 故障处理 1 调整刀库的位置与刀库位置检测开关位置相对应 2 更换刀库锁紧弹簧 5 2 4 自动换刀过程没有完成故障 故障的诊断过程及处理方法 1 根据换刀动作时序图 查明换刀故障时执行到第几步 2 借助系统梯形图的信号变化 查明故障发生是前一个动作没有结束还是 后一个动作没有开始 3 判断是机械故障还是电气故障 4 排除故障后 手动盘机械手电动机使机械手回到原来位置 5 35 3 刀库常见的报警处理刀库常见的报警处理 报警信息 报警信息 12151215 执行 M06 代码时需先执行 T 代码 故障原因 在执行 M06 代码时 没有执行有效的 T 代码 解决方法 执行有效的 T 代码后 再执行 M06 代码 报警信息 报警信息 12161216 刀具松开状态不可旋转主轴 故障原因 在刀具处于松开状态的情况下执行了主轴旋转的代码 如 手动模 式下按下主轴正转 反转 点动 定位或自动状态下执行了 M03 M04 M19 都会导致主轴旋转 解决方法 手动状态下按下 夹刀 松刀 按钮使处于紧刀状态 即 Y0 2 0 检测 刀具紧刀检测开关 X2 6 的状态是否为 1 当状态为 1 时 旋转主轴时不会出 33 33 现此报警 报警信息 报警信息 12171217 主轴旋转刀具不能松开 故障原因 主轴处于旋转的状态时 执行了刀具松开的代码 解决方法 在主轴处于停止状态时执行刀具松开代码可避免此报警的发生 报警信息 报警信息 12181218 刀库异常停止重新确认刀号 故障原因 在执行 M6 代码并且刀库正在旋转中 出现了报警或下了 复位 键 将导致此报警发生 解决方法 1 刀库重新回零 1 重新设置主轴刀号和刀库刀号 报警信息 报警信息 12191219 刀库进刀位置不可旋转主轴 故障原因 刀库没有退刀到位 执行了主轴旋转的操作 解决方法 使刀库返回到退刀位置 可通过检测 X5 2 的状态检测刀库是否到 退刀位置 报警信息 报警信息 12201220 主轴刀具夹紧检测异常 故障原因 当执行刀具夹紧动作时 即 Y0 2 0 时 在 T010 设定的时间内 刀库夹紧检测开关 X2 6 没有闭合 解决方法 1 检测刀库夹紧检测开关是否正常 2 检测 Y0 2 是否有输出 3 重新调整 T010 的时间 报警信息 报警信息 12211221 主轴刀具松开检测异常 故障原因 当执行刀具松开动作时 即 Y0 2 1 时 在 T009 设定的时间内 刀库松开检测开关 X2 5 没有闭合 解决方法 1 检测刀库松开检测开关是否正常 2 检测 Y0 2 是否有输出 3 重新调整 T009 的时间 报