《数控机床电气装调与维修（第二版）》课件 第六章 自动换刀装置与辅助装置的装调与维修

第一节刀架换刀的装调与维修刀架换刀一般应用在数控车床上，以加工轴类零件为主，控制刀具沿X、Z轴进行车削、镗削、钻削等加工，但所加工孔的轴线一般与Z轴重合，加工偏心孔要靠夹具协助完成。在车削中心上，动力刀具还可以沿Y轴运动，完成铣削加工，也可以进行轴线不与Z轴重合的孔加工，以实现工序集中的目的。第一节刀架换刀的装调与维修第一节刀架换刀的装调与维修一、四工位立式回转刀架的装调与维修四工位立式回转刀架的动作顺序是刀架抬起、刀架转位、刀架定位和夹紧。1．控制要求1）手动方式下，按一次“手动换刀”按钮，刀架转一个刀位。如果刀架刀位不正确，系统找1号刀位置。2）自动方式下，用T代码选刀。3）手动和自动方式下均为单方向选刀。2．接口信号四工位立式回转刀架的换刀控制接口信号见表6-1第一节刀架换刀的装调与维修一、四工位立式回转刀架的装调与维修2．接口信号第一节刀架换刀的装调与维修一、四工位立式回转刀架的装调与维修3．刀架的电气控制如图所示为四工位立式回转刀架的电路控制图，通过两个交流接触器控制刀架电动机的正转和反转，进而控制刀架的正转和反转。回工位立式回转刀架的PMC控制的输入及输出回路如图所示，其换刀流程图如图所示。第一节刀架换刀的装调与维修一、四工位立式回转刀架的装调与维修4．PMC控制（1）方式选择自动（AUT）方式下，由TF启动换刀操作；手动（MAN）方式下，由手动换刀按钮（TCHG_PB）启动换刀操作，每按一次按钮，刀架转一个刀位，如图所示。第一节刀架换刀的装调与维修一、四工位立式回转刀架的装调与维修4．PMC控制（2）顺序选刀1）手动方式在手动方式下，每按一次，就顺序转一刀位。例如，当前刀位为1号刀位时，按“手动换刀”按钮，换到2号刀位，如图所示。当前刀位为4号刀位或刀位不正确时，按“手动换刀”按钮，换到1号刀位，如图所示。第一节刀架换刀的装调与维修一、四工位立式回转刀架的装调与维修第一节刀架换刀的装调与维修一、四工位立式回转刀架的装调与维修4．PMC控制（2）顺序选刀

2）自动方式

在自动方式下，对T代码进行译码。当CNC系统指令T代码时，T代码以二进制格式输出到地址F26～F29中。如图所示，采用DECB译码指令对T代码进行译码处理，得到自动方式下所需刀具号。第一节刀架换刀的装调与维修一、四工位立式回转刀架的装调与维修第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修1．工作过程1）当控制系统发出换刀指令后，刀架上的电动机制动器松开，电动机开始工作。制动器线圈电压为DC24V，通电时为刹紧状态，断电时为松开状态。当电动机运行时，制动器必须断电；当电动机停机时，制动器通电。2）电动机通过一对齿轮和一套行星轮系实现刀架转位分度。3）当刀架转到预选位置，即目标位置的前一位置编码器选通信号下降沿到达时，预分度电磁铁得电。选通信号下降沿到达至预分度电磁铁供电最大延迟须小于60ms。第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修1．工作过程4）预分度电磁铁得电后，待预分度电磁铁插销插入刀架主轴等分键槽内，回转被迫停止，预分度接近开关发出信号（从“0”变为“1”）。收到此信号后，电动机立即停止，经50ms暂停后，电动机反向旋转，使刀架锁紧定位。5）刀架锁紧接近开关发出锁紧信号后，控制系统进行位置检测，切断电动机电源，制动器通电刹紧电动机，预分度电磁铁失电，预分度插销被弹簧弹回，转位工作结束。第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修2．控制要求1）手动方式下，用“手动刀位选择”开关指定目标刀位，然后按“手动选刀”按钮，刀架开始找刀。2）自动方式下，用T代码选刀。3）手动和自动方式下均为就近方向选刀。第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修3.接口信号第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修4．电气连接图1）卧式电动刀架电动机电气连接图如图所示。刀架电动机正、反转以及刀架制动器、预分度继电器接入分线盘I/O模块CB150-2接口。第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修5．PMC控制（1）方式选择自动（AUT）方式下，由TF信号启动换刀操作；手动（MAN）方式下，由开关按钮（TCHG_PB）启动换刀操作。当出现T功能完成信号时换刀过程结束，此外急停信号（*ESP）、复位信号（RST）和最长换刀时间（TMR10）也结束换刀过程，如图所示。第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修（2）就近选刀依据当前刀位D0400和目标刀位R0525，计算目标位置的前一位置R0526，并按就近选刀原则计算旋转方向，结果存放在TCCW中。逆时针旋转时，TCCW=l；顺时针旋转时，TCCW=0，如图所示。第一节刀架换刀的装调与维修二、卧式回转刀架的装调与维修6．参数整定TMR8：50ms。TMR9：50ms。TMR10：5700ms。TMR11：200ms。TMR12：2000ms。

谢谢！每天进步一点点第二节刀库换刀装置的装调与维修

刀库一般使用电动机或液压系统提供转动动力，刀具运动机构保证换刀的可靠性，定位机构保证更换的每一把刀具或刀套都能可靠地准停。第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

1．斗笠式刀库的换刀过程

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

2．斗笠式刀库的换刀流程

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

3．斗笠式刀库的电气控制

（1）控制电路说明

机床从外部动力线获得三相交流电（380V）后，在电控柜中进行再分配，经变压器TC1获得三相AC200～230V主轴及进给伺服驱动装置电源；经变压器TC2获得单相AC110V数控系统电源、单相AC100V交流接触器线圈电源；经开关电源VC1和VC2获得DC24V稳压电源，作为I/O电源和中间继电器线圈电源；同时进行电源保护，如熔断器、断路器等。第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

3．斗笠式刀库的电气控制

（1）控制电路说明

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

3．斗笠式刀库的电气控制

（2）换刀过程

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

4．PMC控制

（1）刀库计数器

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

4．PMC控制

（2）还刀

刀库旋转使能控制M50为刀库旋转使能M代码。在执行换刀前，主轴准停完成信号SOR_FIN（X0010.4）接通，主轴准停完成。

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

4．PMC控制

（3）取刀控制

M54是刀库旋转使能的M指令，如果需要还刀回库，M54是在还刀回库完成后的刀库旋转使能指令。

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

4．PMC控制

（4）刀库运动

一是主轴上有刀具，但不是目标刀具，还刀回库，此时Z轴在第二参考点位置；二是主轴上无刀具，目标刀具在当前刀套内，需要取出刀具放到主轴上，此时Z轴在第一参考点。

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

4．PMC控制

（5）机床控制

手动方式下，用按钮SOR_PB（X0005.7）启动主轴准停；自动方式下，用M19（R0011.0）启动主轴准停。

第二节刀库换刀装置的装调与维修

一、刀库无机械手换刀装置

4．PMC控制

（6）信号处理

第二节刀库换刀装置的装调与维修

5．刀库校准

一、刀库无机械手换刀装置

（1）刀库换刀位置调整第二节刀库换刀装置的装调与维修

5．刀库校准

一、刀库无机械手换刀装置

（2）主轴准停调整1）在MDI状态下执行M19，或者在JOG方式下按主轴准停键。2）把刀柄（无拉钉）装到刀库上，再把刀库摆到换刀位置。3）利用手轮把Z轴摇下，观察主轴端面键是否对正刀柄键槽，如果没有对正，利用手轮把Z轴慢慢升起。4）通过修改参数调整主轴准停位置。第二节刀库换刀装置的装调与维修

5．刀库校准

一、刀库无机械手换刀装置

（3）Z轴换刀位置调整Z轴换刀位置调整同样也是为了使刀柄上的键槽与主轴端面键在一条直线上（能够对正），从而实现正确抓、卸刀具。方法是采用标准刀柄测主轴松刀和抓刀时刀柄的位移量∆K，要求∆K=0.79±0.04。主轴向下移动，抓住标准刀柄并夹紧后，用量规和塞尺测量主轴1）刀库装上无拉钉的标准刀柄，使刀库摆到主轴位，手摇主轴箱缓慢下降，使主轴端面键慢慢进入刀柄键槽，直到主轴下端面离刀环上端面的间隙为∆G=∆K/2为止，此时主轴坐标即为换刀位置坐标Ztc值。2）修改Z轴的第二参考点位置参数，即换刀位置坐标参数。

二、刀库机械手换刀装置

1．换刀过程

二、刀库机械手换刀装置

（2）刀库数据表机械手换刀时，刀具号和刀套号之间的关系随着刀具的调用而改变，需要刀具数据表来记录刀具号和刀套号之间的对应关系。首先要根据刀库数据表，检索出目标刀具号所对应的刀套号；接着根据目标位置刀套号和当前位置刀套号，计算出旋转步数和旋转方向，并驱动刀库旋转；待目标位置刀套号与当前位置刀套号一致时，刀库停止旋转，与主轴进行刀具交换；刀具交换完成后，更新刀库数据表上的主轴刀具号和当前刀套位置的刀具号。

二、刀库机械手换刀装置

（3）换刀流程第一部分，当PMC程序接到新刀具的指令T××后，激活F7.3信号，首先在刀库数据表中检索刀具号对应的刀套号，然后将刀套号与当前位置进行比较，确定刀库旋转方向及旋转步数，将载有目标刀具的刀套按就近方向转到换刀位置上，刀套倒下，等待刀具交换；第二部分，首先由指令M06激活换刀循环，换刀循环启动后将Z轴抬起至换刀位置，并进行主轴准停，然后检查目标刀具的到位情况，在确认目标刀具已经到位后，向PMC用程序发出机械手换刀命令，与之配套的PMC应用程序控制刀套扣下，并控制机械手完成伸出、交换、缩回动作。在换刀循环确认刀具交换成功后，对刀库数据表进行更新。

二、刀库机械手换刀装置

（4）机械手控制流程

二、刀库机械手换刀装置

（5）接口信号

二、刀库机械手换刀装置

2．盘式刀库的电气连接1）盘式刀库的电气原理图如图所示。2）主轴松刀、刀套垂直、刀套水平采用气动控制，盘式刀库气动电磁阀电气连接图如图所示。电磁阀YC1～YC3线圈电压为DC24V。3）数控系统接电柜用I/O单元，其输出首字节定义为Y0，模块输出信号占用8个字节，因此，整个模块的输出地址为Y0～Y7，模块工作电源从CP1接口输入DC24V，如所示。PMC输出信号Y2.5～Y3.2接CB105接口，输出信号Y7.7接CB107接口。4）数控系统接电柜用I/O单元，其输入首字节定义为X0，模块DI输入信号占用12个字节，因此，整个模块的输出地址为X0～Y11。盘式刀库控制按钮输入信号和外部行程开关等DI输入信号电气连接图如图所示。5）盘式刀库主轴输入/输出信号连接图如图所示

二、刀库机械手换刀装置

2．盘式刀库的电气连接

二、刀库机械手换刀装置

3．PMC控制（1）选刀

二、刀库机械手换刀装置

3．PMC控制（2）换刀

二、刀库机械手换刀装置

3．PMC控制（3）刀库数据表更新取M89脉冲信号作为刀库数据表更新的启动信号。将主轴上刀号数据D0000写入中间寄存器D0080中暂存，将目标刀套号D0100中存放的刀具号读出，并输出到D0000，完成主轴刀具号更新。将旧主轴刀号D0080写入当前刀套D0100中，完成当前刀套号中刀具更新。RW=0，表示读数据操作；RW=1，表示写数据操作。

二、刀库机械手换刀装置

3．PMC控制（4）M89完成信号

三、刀库换刀装置的维修例6-3机械手自动换刀时不换刀。

三、刀库换刀装置的维修