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1、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
2、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 ） 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
3、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）
4、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岀，从主轴和刀库上取岀刀具。（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。（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 90 o的翻转，将刀具翻转至与刀库中刀具平行的角度方位。（7 ）限位开关发岀“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：14叮勒出图11-5主轴移动式换刀
5、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。(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) 刀库伸岀，从主轴锥孔中将刀拔岀。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)(6 )主轴下降到加工位置、启动，
6、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。M19-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
7、作无法分开进行，故编程上一般用“Txx M06 ”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。（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
8、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。T0310*JhA14-呈图11-6换刀编程图例4 编程实例如图11-6 所示零件，分别用 ？ 40的端面铣刀铣上表面，用？ 20的立铣刀铣四侧面和A、B面，用？ 6的钻头钻6个小孔，？ 12的钻头
9、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H01H04、D01D04中。编程如下：程序含义%0002程序番号T01 M6换上T1G90 G54 GOO S1OOO M3移刀到毛坯右侧外部，并启动主轴G43 HO1 M8Z向下刀到离毛坯上表面一定距离处，开切削液GO1 F1OO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T2往回加工到右侧，同时刀库预先选刀T2M9上表面加工完成，抬刀，关切削液M5主轴停G91 G28Z轴返回参考点G28 XO YO M06X、丫回零，换刀G90 G54 S1200 M3走刀到右上角的起
10、刀位置，启动主轴G43 H02 M8下刀到Z= -12 高度处，开切削液GO1 G42 D02 F80刀径补偿引入，铣四侧开始T3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ZO抬刀至A、B面咼度。F80工进铣削B面开始（前后移动）。移到左侧铣削A面开始M9A面铣削完成，抬刀，关切削液M5主轴停G91 G28Z向返回参考点G28 X0 Y0 M06X、Y向返回参考点，自动换刀G90 G54 S2500 M3走刀到右上侧第一个 ？ 6小孔的中心位置处，启动主轴G43 H03M8下刀到初始咼度面，开切削液G99 G83F100钻孔1 、返回参考高度YO.钻孔2 、返回参考高度G98
11、 Y-15.钻孔3、返回初始高度钻孔4 、返回参考高度YO.钻孔5 、返回参考高度G98 Y15.钻孔6、返回初始高度M9关切削液M5主轴停G91 G28 T4Z向返回参考点，冋时选刀T4G28 XO YO M06X、Y向返回参考点。自动换刀G90 G54 XO S800 M3走刀到中间上方第一个？ 12孔中心位置处，启动G43 HO4 M8主轴G99 G83 R18. Q10. F80下刀到离上表面 10mm的高度，开切削液钻孔7 、返回参考高度M9钻孔8 、返回参考高度M5关切削液G91 G28主轴停G28 X0 Y0Z轴返回参考点M30X、Y返回参考点程序结束并复位。四、实训仪器及设备V
12、 1 台湾丽伟V-60 立式加工中心 1台V 2 120x100x20 金属板料 1 块V 3 基本装夹工具、刀具1套五、实训内容及步骤V 1丽伟V-60立式加工中心的操作使用V 2 加工中心刀具的装夹V 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茴位置坐标显示
13、页 面键PAGEa翻页用PROG圍程序显示OFFSETSETTING園刀补、设置和预置工件坐标系 的显示和设定SHIFTa换挡键SYSTEM系统参数、诊断等显示CANa取消键MESSAGE 回报警信息等显示INPU回数据输入轨迹图形显扁纟键辑T键CUSTOM/I示ALTER改写键GRAPH用户宏程序显示INSERT囹插入键复位键RESETa解除报警、复位等DELETE删除键帮助键HELPMDI操作帮助MraNlNlKIKI 冋ErnrQrvraCR T字符显示器 字符、图菠显示器 彩色液晶显示器13口口口口口11ia囤四叵凹旦四囤回旦凹CJEiMBirrirzi 画回画 回匚些三便11-7数植
14、燥件面板2 ）手动操作面板手动操作面板大多是英文键名，第一行是选择操作方式的开关，有以下几种方式。 自动（AUTO）存储运转方式（或称自动加工） 编辑（EDIT ）编缉方式 MDI MDI 手动数据输入方式 回零（ HOME ） 回参考点操作方式选择 手动（ JOG ） 手动连续进给方式 手轮增量（ INC JOG/MPG ） 手轮增量进给方式 HOME STAR回参考点执行方式 示教（ TEACH） 示教方式在OPERATION SELECT （功能选择键区），有如下功能设置SINGL BLOCK 单段运行方式BLOCK DELET选择跳段功能OTP STOP选择暂停功能DRY RUN空运行
15、检查方式PRG TEST程序校验方式AXIS INHIBT 全轴锁定Z CANCL Z 轴锁定另外，还有 SPEED/MULTIPLY （速度倍率修调）、 AXIS/DIRECTION （轴方向选择）等 键区。其中主要英文键名的含义是： CYCLE START （循环启动）、 CYCLE STOP （进给保持）、 SPDL DEC （主轴转速递减）、SPDL INC （主轴转速递增）、SPDL CCW （主轴正转）、SPDLCW （主轴反转）、CLNT AUTO （切削液自动模式）、CLNT ON （切削液手动模式）。右侧是进给速度修调旋钮和急停按钮。 下面板左侧为快速进给倍率修调旋钮和手动松
16、 / 紧刀气阀控制的按钮开关。其右侧为手轮（即手摇脉冲发生器），再右侧键区有ATC 刀库手动正、反转按钮，排屑器按钮和超程解除按钮等。3 ）基本操作特点丽伟 V-60 加工中心的基本操作方法可参考 XH713A 。其操作不同点主要如下：（ 1 ）手动回参考点先选择回零模式（ HOME ），然后选择需要回零的坐标轴 -X 、 +Y 、 +Z ，再按回零 执行（HOME START）按钮，则Z轴将先向参考点方向移动，一直至回零指示灯亮，然后X、Y 轴再自动返回参考点至灯亮。(2 ).手轮操作先选择MPG手轮控制方式，再选择要移动的轴和增量倍率，然后旋动手轮，右旋为正 向移动，左旋为负向移动。2 .
17、加工中心刀具的装夹1 ) 刀具组成加工中心常用 TSG刀具系统，其刀具一般由拉钉、刀柄、夹头和刀具等组成。采用ER弹簧夹头(筒夹)夹持形式的刀具装夹如图11-8所示。2)加工中心上的刀具安装先选择JOG或MPG操作模式，然后一边按下手动松/紧刀气阀控制的按钮，一边将刀具安装到主轴刀套中，然后松开手动松/紧刀气阀控制的按钮即可。卸刀操作也是一样，在JOG或MPG模式下，待主轴停稳后，一手抓住刀具，一手按压手动松/紧刀气阀控制的按钮,取下刀具后即松开手动松 /紧刀气阀控制的按钮。如果需要将刀具预装到刀库中作为T1 ，可用MDI先执行“ G91G28Z0; T1M6 ; ”，然后将T1刀具安装到主轴
18、上，再执行“G91G28Z0; T2M6，接着将 T2刀具安装到主轴上，如此接续，即可将多把刀具分别装入到刀库内对应的刀袋中。3 自动换刀程序的调试运行参照XH713A FANUC系统的操作方法，将前述实例中的程序输入到数控系统中，然后装 夹好工件，对刀并调试运行该程序，调试通过后进行切削加工。六、注意事项：(1 )丽伟V-60加工中心换刀前 Z轴必须先回参考点。主轴准停包含在换刀指令的动作 中。(2 )在手动装卸刀具时一定要注意按钮的操作方法，以免操作错误导致刀具掉下摔坏。(3 )通常情况下岀现的超程报警是由于坐标计数超岀系统内设的软极限值而引起的，此时反向移动坐标轴即可解除；但当临近行程极限时还以较快的速率继续运动，将会岀现行程开关碰触极限挡块的硬超程现象，此时必须先按住“超程解除”按钮，再进行反向轴移动来解除，解除硬超程后必须重新进行回参考点的操作。七、实训报告要求：(1 )加工中心的刀库形式有哪些南通XH713A、丽伟V-60 、丽弛LV800、小巨人加工中心分别用的是哪类刀库(2 )机械手自动换刀分为几个动作步骤(3 )说说加工中心编程和数控铣床编程的主要区别。(4 )怎样操作将刀具按号装入刀库中(5 )编写加工图示零件的程序。