CNC加工中心的自動換刀通常有兩種方式:一種是無機械手換刀方式,另一種是機械手換刀方式。無機械手換刀方式,換刀過程一般是通過刀庫和主軸的相對運動實現,其自動換刀裝置結構簡單,控制容易。由于采用無機械手換刀方式時,需要經過主軸卸刀、刀庫旋轉選刀、主軸裝刀等步驟,所以換刀效率低,多用于對換刀速度要求不高的普通加工中心。[1]相比較而言,機械手換刀方式,可通過機械手運動實現主軸和刀庫上的刀具交換,其優點是換刀效率高,缺點是換刀裝置結構復雜。文中以采用無機械手換刀方式的 VMC850 加工中心為例,介紹自動換刀過程。該加工中心為立式加工中心,刀庫是典型的斗笠式刀庫且為 Z 軸移動換刀, 自動換刀過程由如下幾步完成:[2]Z 軸回參考點且主軸定向準停、刀庫前移抓刀、刀具松開、Z 軸上移卸刀、刀庫回轉選刀、Z 軸下移裝刀、刀具夾緊、刀庫后移。從換刀過程來看,自動換刀時,刀庫需要完成前、后兩個位置之間的移動及旋轉;Z 軸則需完成上、下移動動作。
一、斗笠式刀庫換刀控制過程
在加工中心自動換刀時,通常編制換刀宏程序或特定的換刀子程序來實現刀庫和 Z 軸的聯合運動,從而可簡化 PLC 程序設計。以配置西門子802D 系統的 VMC850 加工中心為例,采用 Z 軸移動換刀方式的斗笠式刀庫,換刀動作可以分為 M 代碼控制的獨立運動,如 M06:換刀起動;M82:刀庫前移;M83:刀庫后移;M84:主軸刀具夾緊、吹氣關閉;M85:主軸刀具松開、吹氣;M86:刀庫回轉換刀;M80:自動換刀結束。換刀程序一般以子程序形式編程,并且可通過程序名在 CNC 加工程序中利用指令直接調用,典型的換刀子程序如下:[3]
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三、小結
文中以配置西門子 802D 系統的數控加工中心為例,重點介紹了斗笠式刀庫的換刀過程及換刀 程序的編制。針對 Z 軸移動換刀方式,介紹了刀庫的機械動作控制與主軸相關動作控制。由于加工中心換刀控制程序復雜,且目前關于西門子數控系統 PLC 編程技術資料相對較少,通過完整的斗笠式刀庫換刀程序編制及說明,可為從事數控機床裝 調、維修的技術人員提供參考。
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