CNC加工中心配備刀庫是其與普通數控機床的最大區別,它能實現快速自動換刀,省去數控機床傳統換動刀時每次都需要手動換刀及再次對刀過程,從而大大提高了零件加工的效率及質量。CNC加工中心刀庫一般分為斗笠式刀庫和凸輪式刀庫,換刀方式相對應為固定換刀和隨機換刀[1]。當前CNC加工中心斗笠式換刀過程還存在一些問題待改進,本文重點介紹電氣控制優化設計思路和方法。
1 固定換刀動作過程
根據主軸有無刀、換刀和取刀功能狀態,固定換刀動作過程可分為四種情況[2]。
第一種為指令取刀號為主軸上刀號,換刀動作不執行,換刀結束。
第二種為主軸無刀,指令直接取刀。執行換刀指令后,Z 軸執行機械回零,主軸定向,刀庫前進右位,主軸松刀,刀庫旋轉到指令取刀號位,Z 軸下降到第二參考點,夾緊刀具,刀庫回退左位,換刀結束。
第三種為主軸有刀,指令直接還刀。執行還刀指令后, Z 軸直接回到第二參考點, 主軸定向,刀庫前進右位,主軸松刀,Z 軸回第一參考點,主軸緊刀,刀庫回退左位,換刀結束。
第四種為主軸有刀,指令要取刀庫上的刀。執行換刀指令后,Z 軸直接回到第二參考點,主軸定向,刀庫旋轉到主軸上刀號位,刀庫前進右位,主軸松刀,Z 軸回第一參考點,刀庫旋轉到指令取刀號位, Z 軸回到第二參考點, 主軸緊刀,刀庫回退左位,換刀結束。
2 換刀過程存在的問題
換刀過程由PMC 控制及刀庫表記錄數據,規范操作及運行情況下,整個斗笠式刀庫換刀過程都能正常運行,但如果有人為操作失誤或外界電源因素干擾,就可能出現換刀混亂故障[3]。例如缺乏主軸上有無刀的判別。如果不對主軸上是否有刀進行判別,此時主軸上已有刀,這時PMC 刀庫表是記錄了該刀號數據的,但如果人為取下該刀,會導致PMC 刀庫表數據跟實際的對應不上,
PMC 還是會認為刀具在主軸上,這就會讓整個換刀過程出現混亂[4];但如果是取下主軸上刀后又手動換上其他刀具,會導致現在的刀具跟原來PMC 刀庫表記錄的數據對應不上,嚴重時可能出現主軸上刀柄跟刀庫上刀柄相碰撞的嚴重事故,造成主軸、刀具、刀庫和機械卡手損壞。
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小結
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