分析數控加工中心斗笠式刀庫與自動換刀裝置
2024-5-6 來源： 中國航發哈爾濱東安發動機有限公司 作者：楊愷
摘要： 針對目前數控加工中心斗笠式刀庫配合自動換刀裝置操作時存在的問題，文章從實踐角度出發，分析了斗笠式刀庫與自動換刀裝置的應用現狀，并提出了優化控制的方法策略，其目的是為相關建設者提供一些理論依據。結果表明，系統裝置設計人員應從問題角度出發，來提高換刀宏程序與 PMC 邏輯控制程序的配合效果。
關鍵詞： 數控加工中心；斗笠式刀庫；自動換刀裝置；FANYC Oi MD
0 引言
數控加工中心，作為保證工業化發展進程的重要組成部分，其實踐應用過程中，并不能滿足當前快速建設市場環境所提出的自動化運行控制需求。此情況下，相關人員應將現有的科學技術成果充分利用起來，即在明確數控加工中心斗笠式刀庫與自動換刀裝置應用現狀的前提下，找出自動化運行控制的實現方法。如此，工業建設背景下的制造業就能在此裝置設備高效運行使用的環境下，進而生產建設，最終服務于現代化經濟建設的全面發展進程。
1、研究數控加工中心斗笠式刀庫與自動換刀裝置的現實意義
當前階段，工業化發展進程的不斷加快，使其對制造業與數控加工技術的應用發展提出了要求，即為我國機械技術的應用發展提供安全穩定的功能助力。具體來說，在開發智能機械加工技術過程中，因部件需要相互配合才能實現運轉，所以，相關人員應將自動化換刀裝置作為優化控制的關鍵[1]。但在實際運用過程中，數控加工中心自動換刀裝置技術的應用效果并不理想，仍處在發展完善階段。
科研人員應在借鑒國內外先進技術外，還要進行創新改進，以提高數加工中心自動換刀裝置應用實踐的安全可靠性。為此，研究人員應以數控加工中心斗笠式刀庫為例，通過明確其與自動換刀裝置的應用現狀，以找出最具效用的實踐控制策略。
2、數控加工中心斗笠式刀庫與自動換刀裝置的應用現狀
研究表明，由于數控加工中心是通過自動換刀系統的運行控制，來實現實際刀具使用的自動切換的。這種情況下，刀庫選取的差異性，將會對換刀系統的控制帶來直接影響。目前，可供選擇的數據加工中心刀庫類型主要有三種，即斗笠式、鏈條式與凸輪式。斗笠式，作為工業生產應用數據加工中心過程較為常見的換刀裝置，其能夠簡化換刀過程、提高安裝便捷性以及強化管理維護工作開展效率。故，被廣泛運用于中小型數據加工中心[2]。如圖 1 所示，為斗笠式刀庫內部構造。
圖 1 斗笠式刀庫內部構造
但經實踐統計證實，數控加工中心的斗笠式刀庫對刀庫的定位要求較高，且在換刀動作中與軸進行配合。但PLC 無法直接參與數控軸的控制，為此，相關人員應以FANYC Oi MD 數控系統為例，即在系統運行控制過程，利用 NC 宏程序來實現軸與 PMC 程序的有機結合，進而使系統能夠以一定的邏輯順序保證數控加工系統的運行效率。這是促進工業化背景下數控加工中心生產建設領域快速穩定發展的關鍵，研究人員應將其充分重視起來，以滿足工業化對其制造業發展的科學合理需求[3]。
3、優化數控加工中心斗笠式刀庫與自動換刀裝置的實踐分析
3.1 明確斗笠式刀庫自動換刀動作過程 刀庫換刀動作是指，整個系統的刀庫朝著主軸方向進行平行移動。如圖 2 所示，為斗笠式刀庫換刀動作流程示意圖。
圖 2 斗笠式刀庫換刀動作流程示意圖
即通過取下刀庫主軸上的原有的刀具，進而使主軸刀庫進入刀庫相應的卡槽。如此，向上移動，即可脫硫刀具。當主軸移動至安全位置后，就能與其正下方進行對正，并通過下移操作，來將刀具置于主軸的錐孔內部。此時，夾緊刀具，刀庫退回原位置，就完成了所有的換刀動作。
但在具體動作中，首先，如刀庫處于正常運行狀態，刀庫會停留在遠離主軸中心的位置。其位置需安裝信號傳感器，以將信息數據輸送至數控機床的 PMC 中，進而完成刀庫狀態的確定[4]。其次，系統應將目標刀具號與主軸刀具號進行分析比對，以判斷數控機床運行是否處于鎖住狀態。
如，目標刀具號與主軸當刀具號一致，就可直接輸出換刀動作信號；如不一致，或是機床未處于鎖住狀態，則應啟動刀庫的換刀程序，來滿足數控系統的操作需求[5]。再次，在刀庫確定抓刀后，數控加工中心的主軸，就能對其進行吹氣松刀的控制。換句話說，就是通過在機床的主軸部位安裝起松刀功能作用的傳感器。這樣一來，一旦數控機床接收到傳感器的反饋信號，就可執行相應的動作，并允許下一動作的開始。最后，主軸下移至 Z 軸的第二參考點換刀位置，并進行抓刀動作。當主軸刀具夾緊后，夾緊傳感器就可發出相應的信號，以為系統判斷提供數據。當數控加工中心的刀庫向遠離主軸中心位置進行側平移時，應直到PLC 接收到傳感器發出的反饋信號，來進行主軸定位解除與換刀動作結束等操作。
3.2 換刀宏程序設計 當系統檢測到程序換刀指令后，NC 系統會自動調用換刀宏程序，并對 T 代碼進行譯碼處理。一方面，宏程序與 PMC 程序執行換刀動作，是采用應答工作方式，以使宏程序向 PMC 發出刀庫具體動作的命令。當 PMC 執行完畢后，就可將完成信息反饋至換刀宏程序中，進而執行下面的換刀程序。另一方面，PMC 與 NC程序的配合，應在 PMC 的整個換刀過程中控制刀庫的正反轉、松刀緊刀閥的動作以及換刀動作順序等。此過程，主軸的上升、下降以及定位，均是由 NC 系統程序控制完成的。首先，應對宏變量對應的代碼與機床鎖住信號進行處理，以使信號置 1 時的機床鎖住宏程序跳轉至換刀結束，進而返回主程序。其次，判斷刀庫中目標刀號與當前刀號的一致性，如，換刀宏程序變量對應的代碼信號，就可跳轉至換刀結束，進而完成主程序的返回動作。最后，對于宏程序中刀庫的前進后退、正反轉與緊刀閥等動作，應通過代碼來實現控制。值得注意的是，要想實現這一系統控制目標，需將代碼置于 PMC 中進行譯碼處理。如此，換刀宏程序才能著手進行下一步的執行操作。
3.3 PMC 邏輯控制程序設計 由于 PMC 邏輯控制程序基于 FANYC Oi MD 數控系統與斗笠式刀庫的，因此，程序設計人員應綜合多方面因素，來進行設計控制。如此，當數控機床運行使用過程出現了急停或是斷電問題，刀庫仍能將當前系統的運行信息數據保存在相應的區域內，并不存在丟失問題。此過程，為提高施工使用的便捷性，相關人員應按照如下要求進行 PMC 邏輯控制程序的設計。首先，當數控加工中心的刀庫調試過程存在異常問題，程序設計人員通過調整參數 K，來將刀庫的運行動作回零。其次，根據刀庫的容量，來計算數控加工中心刀庫的旋轉步數。這樣一來，系統就能在最短時間內，找到目標刀號，進而提高斗笠式刀庫的運行效率。最后，在加工期間，應設計允許手動轉動刀庫，以使其不會出現亂刀問題現象[7]。
4、結束語
綜上所述，數控加工中心斗笠式刀庫自動換刀裝置應用控制目標的實現，相關人員應以 FANYC Oi MD 數控系統為例，即將換刀宏程序設計與 PMC 邏輯控制程序設計綜合起來，以使換刀裝置能夠以自動化的狀態作用于實踐。事實證明，只有這樣，才能將最具效用的數控加工中心作用于工業化產品的生產建設，以提高涉及市場環境的經濟效益，進而強化整個工業建設的快速發展水平。故，研究人員應將上述分析內容與科研成果應用于工業快速發展背景下的機械制造業，最終滿足行業領域發展所提出的高生產效率需求。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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