分析（xī）數控加工中心鬥笠式刀庫與自動換（huàn）刀裝置
2024-5-6 來源： 中國航發哈爾濱東安發動機有（yǒu）限公（gōng）司 作者：楊愷（kǎi）
摘要： 針對目前數控加工中心鬥笠式刀庫配合自（zì）動換刀裝置操（cāo）作時存在（zài）的問（wèn）題，文章從實踐（jiàn）角度出發，分析（xī）了鬥笠（lì）式刀庫與自動換刀裝置（zhì）的應用現狀，並提出了優化控製（zhì）的方（fāng）法策（cè）略，其目的是（shì）為相關建設者提供一些理論依據。結果表明，係統裝（zhuāng）置設計人員應（yīng）從問題角度出發，來提高換刀宏程序與 PMC 邏（luó）輯控製程序的配（pèi）合效果。
關鍵詞： 數控加工中（zhōng）心；鬥笠式刀庫；自動換刀裝置；FANYC Oi MD
0 引言（yán）
數控加工中心，作為保證工業化發展進（jìn）程的重要組成部分，其實踐應用（yòng）過程中，並不能滿足當前快速建設市場環境所提出的自動化運行（háng）控製需求。此情況下，相關人員應（yīng）將現有的科學（xué）技術（shù）成果充分利用起來，即在明確數控加工中心鬥笠式刀庫與自動換刀裝置應用（yòng）現狀的前提下（xià），找出自動化運行控製的實現（xiàn）方法。如此，工業建設背景下的製造業就能在此裝置設備（bèi）高效運行使用（yòng）的環（huán）境下，進而生產建設，最終服務於現代化經濟建設的全麵發展（zhǎn）進程。
1、研究數（shù）控加工中（zhōng）心鬥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，使其對製造業與數控加工技術的應用發展（zhǎn）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（de）功能助力。具體來說，在開發智能（néng）機械加工技術過程中，因部件需要相互配合（hé）才能實現運轉，所以，相關人員應將自動化換（huàn）刀裝置作為優（yōu）化控製的關鍵（jiàn）[1]。但在實際運用過程中，數（shù）控加工中心自動（dòng）換刀裝置技術（shù）的應用（yòng）效果並不理想，仍處在發展完（wán）善階段。
科（kē）研人員應在（zài）借鑒國（guó）內外先進技術外，還要進行創新改進，以提高數（shù）加工中心自動換（huàn）刀裝置應用實踐的安全可靠性。為此，研究人員應以數控（kòng）加工中心鬥笠式刀庫為例，通過明確其與自動換刀裝置的應用現狀，以找出最（zuì）具效用的實踐控（kòng）製（zhì）策略。
2、數控加工中心（xīn）鬥笠式刀庫與自動換刀裝置的應用現狀
研究表明，由（yóu）於數控加工（gōng）中心是（shì）通過自動換刀係統的運行控製，來實現實際（jì）刀具使用的自動切換（huàn）的。這種情況下，刀（dāo）庫選取的差異性，將會對換刀（dāo）係（xì）統的控（kòng）製（zhì）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，即鬥笠（lì）式、鏈條式與凸輪式。鬥笠式，作為（wéi）工業生產應用數據加工中心過程（chéng）較為常見（jiàn）的換刀裝置，其能夠簡（jiǎn）化換刀過程、提高（gāo）安裝便捷性以及強化管理維護（hù）工作開展效率。故，被廣泛運用於中（zhōng）小（xiǎo）型數據加工中心[2]。如圖 1 所示，為鬥（dòu）笠（lì）式刀庫內部構造。
圖 1 鬥笠式刀（dāo）庫內（nèi）部構造
但經實踐統計（jì）證實，數控加工（gōng）中心的鬥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製，為此，相關人員應以FANYC Oi MD 數控係統為例，即在係統運行控製過程，利用 NC 宏程序來實現軸與（yǔ） PMC 程序（xù）的有機結（jié）合，進（jìn）而使係統能夠（gòu）以一定的邏輯順序保證數控（kòng）加工係統的運行效率。這是促進工（gōng）業化背景下數控加工（gōng）中心生產建設（shè）領域快（kuài）速（sù）穩定（dìng）發展的關鍵，研究人員應將其充分重視起來（lái），以滿足工業化對其（qí）製造業發展的科學合（hé）理需求[3]。
3、優化數控加工中心鬥笠式刀庫與自動換刀裝（zhuāng）置的實踐分析
3.1 明確鬥笠式刀庫自動換刀動作過程 刀庫換刀動作是指（zhǐ），整個係（xì）統的（de）刀庫朝著主軸方向（xiàng）進行平行移動。如圖 2 所示，為鬥笠（lì）式刀（dāo）庫換刀（dāo）動作流程示意圖。
圖（tú） 2 鬥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（jìn）而使主軸刀庫進入刀庫相應的卡槽。如此，向上移動（dòng），即可脫硫刀具。當主軸移動至安全位置後，就能與（yǔ）其正下方進行對正，並通過下移操作，來將刀具置於主軸的錐孔內部。此時（shí），夾緊刀具，刀庫退回原位置（zhì），就完成了所有的換刀動作。
但在具體動作（zuò）中，首先，如刀（dāo）庫（kù）處於正常運行狀態，刀庫（kù）會（huì）停留（liú）在遠（yuǎn）離主軸（zhóu）中心的（de）位置。其位置需安裝信號傳感器，以將信息（xī）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，係統（tǒng）應將目標刀（dāo）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於鎖住狀態。
如，目標刀具號與主軸當刀具（jù）號（hào）一致，就可直接輸出換刀動（dòng）作信號；如不一致，或是機床未處於鎖住狀態，則應啟動刀庫的換刀程（chéng）序，來滿足（zú）數控係統的操作需求[5]。再次，在刀庫確（què）定抓刀後，數控（kòng）加工中心的主軸，就能對其進行吹氣鬆刀的控製。換句話說，就是通過（guò）在機床的主軸部位安裝起鬆刀功能作用的傳感器。這樣一來，一旦數控（kòng）機床接收到傳感器的反饋信號，就可執行（háng）相應的動作，並允許（xǔ）下一動作的（de）開始（shǐ）。最後，主軸（zhóu）下移至 Z 軸的第二參考點換刀位置，並（bìng）進行抓刀動作。當主軸刀具夾緊後，夾緊傳感器就可發出相應的信號（hào），以（yǐ）為係統（tǒng）判斷提供數據。當數控加工中心的刀庫向遠（yuǎn）離主軸中心位置進行側平移時，應直到（dào）PLC 接收到傳感器發出（chū）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（dāng）係統檢測到程序換（huàn）刀指令後，NC 係統會自動調用換刀宏程序，並對 T 代碼進行譯碼處理。一方麵，宏程序與 PMC 程序執行換刀動作，是采用應答工作方式，以（yǐ）使（shǐ）宏程序向 PMC 發（fā）出刀庫具（jù）體（tǐ）動作的命令。當 PMC 執行完畢後（hòu），就可（kě）將完成信（xìn）息反饋至換刀宏程序中，進而執行下麵的換（huàn）刀程序。另一（yī）方麵，PMC 與 NC程序的配合，應在 PMC 的整個換刀過程中控製刀庫的正反轉、鬆刀緊刀閥的動（dòng）作以及換刀動作順序等。此過程，主軸的上升、下降以及（jí）定位（wèi），均是由 NC 係統程序控製完成的。首先，應對宏（hóng）變量對（duì）應的代碼與機（jī）床鎖住信號進行處理，以使信（xìn）號置 1 時的機床鎖住宏程序（xù）跳轉至換刀結束，進而返回主程序。其次，判（pàn）斷刀（dāo）庫（kù）中目標刀號與當前刀號的一致性，如，換（huàn）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（zhǔ）程序（xù）的返（fǎn）回動作。最後，對於宏程序中刀庫的前（qián）進後退、正（zhèng）反轉與緊刀閥等動（dòng）作，應通過代碼來實現控製。值得注意的（de）是，要想實現這一係統控製目標（biāo），需將代碼置於 PMC 中進（jìn）行譯碼處理。如此，換刀（dāo）宏程（chéng）序才（cái）能著手（shǒu）進行下一步的執行操作。
3.3 PMC 邏輯控製程序設計 由於 PMC 邏（luó）輯控製程序基於 FANYC Oi MD 數控係（xì）統與鬥笠式刀庫的（de），因此，程序設計人員應綜合多方麵因（yīn）素，來進行設計控製。如此，當數控機床運行使用過程出現了急停或（huò）是斷電問題，刀庫仍能將當前係統的運行（háng）信息數據保存在相應的區域（yù）內，並不存（cún）在丟失問題。此過程，為提高施工使用的便捷性，相關（guān）人員應按（àn）照如下（xià）要求進行 PMC 邏輯控製程序的設計。首先，當數控加工中心的刀庫調試過（guò）程存在異常問（wèn）題，程序設（shè）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（jù）刀庫的容量，來計算（suàn）數控加（jiā）工中心刀庫的旋轉步數。這樣（yàng）一來，係統就能在最短時間內，找到目標刀號，進而提高鬥（dòu）笠式刀庫的運行效率。最後，在加工期間，應設計允許手動（dòng）轉（zhuǎn）動刀庫，以使（shǐ）其不會（huì）出現亂刀問題現（xiàn）象[7]。
4、結束語
綜上所述，數控加工中心鬥笠式刀庫自動換刀裝置應用控製目標的實現，相關人員應以 FANYC Oi MD 數控係統為（wéi）例，即將換刀宏程序設計與 PMC 邏（luó）輯控（kòng）製程序設計綜合起來，以使換刀裝（zhuāng）置能夠以自動化的狀態作用於實踐。事實證明，隻有這（zhè）樣，才能將（jiāng）最具效用的數控加工中心作用於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（shè）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於工業快速發（fā）展背景下的（de）機械製造業（yè），最終滿足行業領域發（fā）展所提出的高生產效率需求。
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