刀库设计

刀库设计（精选6篇）

刀库设计 篇1

1 圆盘式刀库大端面刀换刀问题分析和设计

首先, 圆盘式刀库换刀只需要将目标刀与主轴到交换, 它不同与斗笠式刀库必须处理还刀, 所以为缩短换刀找刀时间可用T码命令先让刀库备好刀, 程序执行到换刀名令时直接就可以进行换刀动作。程序T码控制刀盘将目标刀找到并将到套倒下来。当程序遇到M06命令时, Z轴回到第二参考点主轴准停定位->机械手刀臂旋转抓刀->气缸松刀->刀臂旋转换刀->汽缸紧刀->刀臂回原点->换刀完成。

其次, 随机找刀、机械手换刀控制基本原理:Txx代码激活刀库控制。PLC根据编程刀具号计算出该刀具所在的刀套位置, 以及就近找刀的方向。位置通过PLC指令[S.ATC K1]方向寻找, 通过指令[S.ROT K1]寻找。由PLC程序控制刀库按就近方向转动到编程刀具所在的位置, 等待换刀。最后, M06启动PLC换刀, 换刀过程说明:步骤一:刀套倒刀;步骤二:机械手扣刀;步骤三:主轴松刀;步骤四:机械手交换刀具;步骤五:主轴紧刀;步骤六:机械手回原点;步骤七:刀套回刀, 换刀步骤通过PLC程序控制, 刀具交换通过[S.ATC K4]指令。

2 大小刀的换刀控制的分析研究

由于用户在使用机床时常会用到端面飞刀等大直径的刀具 (简称大刀) , 这些刀具装入刀库后左右相临的刀套内就无法放入刀具。圆盘式 (机械手) 刀库采用的是随机换刀, 刀具所在的刀套并不固定, 如果换大直径的刀就有可能和相临的刀具发生碰撞, 所以PLC需要对此种情况进行处理。PLC程序设计思路和解决方法:要解决此问题最关键的就是要让大刀两侧的刀位空出来, 当换刀时首先把大刀放入两侧是空刀的刀套里。本次设计的刀库为24把刀的圆盘式刀库, 由于大刀要占用左右的刀套位, 极限情况下24位可以装下11把刀, 但由于实际使用中几乎不会要使用到如此多的大刀, 故本次设计最大大刀容量为9九把 (可修改成11把) 刀库容量也可以增加。PLC定义T0~T24为小刀刀号, T51~T59为大刀刀号, 刀套空位为99。刀号的设定须在刀库登录表里, 刀库登录表根据实际使用情况设置。特别注意:允许的大刀最大直径必须小于刀库允许普通刀具直径的的两倍 (目前使用的刀具都小于允许直径的两倍) , 否则大刀与大刀之间交换会发生碰撞, 刀具重量不能超过刀库允许重量。大刀交换规则:小刀可放进大刀的刀套内, 大刀不可放进小刀刀套内。换刀情况分析有以下四种:主轴小刀和刀库小刀交换, 一次性换刀;主轴小刀和刀库大刀交换, 一次性换刀, 主轴小刀放进大刀刀套中;主轴大刀和刀库小刀交换, 先将原大刀刀套中的小刀换到主轴上, 在将小刀与小刀交换;主轴大刀和刀库大刀交换, 一次性换刀。换刀相关保护和报警 (1) 换刀前判断刀臂是否在原点, 否则报警不执行换刀。 (2) 刀套和打刀缸的动作受到PLC监控, 超出时间会发出报警, 终止换刀。 (3) 检查刀库表中刀号与主轴刀号是否重复, 发出报警信号。 (4) 大刀换刀时检查大刀刀套两侧是否为空刀位, 如果不是则发出报警, 终止换刀。 (5) 检查当前刀套内的刀号是否是空刀位, 是则不进行换刀, 发出报警。换刀刀号判断PLC说明。通过D60中的T码与K实数进行比较, 把比较的结果送入M1000~M1008。利用比较的结果M1000~M1008判断目前换刀的状态, 将结果送入M600~M603。M600:T码小刀与主轴小刀交换;M601:T码小刀与主轴大刀交换;M602:T码大刀与主轴小刀交换;M604:T码大刀与主轴大刀交换;通过判断的换刀状态按照PLC程序框图的方式执行。

3 结语

用户在使用机床时常会用到端面飞刀等大直径的刀具, 这些刀具装入刀库后左右相临的刀套内就无法放入刀具。根据公司项目要求并兼顾成本和机床功能, 通过系统控制解决了大端面刀等大直径刀具的换刀问题, 为客户提高生产效率, 从而提高其经济效益做出了一定的贡献。圆盘式 (机械手) 刀库采用的是随机换刀, 刀具所在的刀套并不固定, 如果换大直径的刀就有可能和相临的刀具发生碰撞, 所以PLC需要对此种情况进行处理。要解决此问题最关键的就是要让大刀两侧的刀位空出来, 当换刀时首先把大刀放入两侧是空刀的刀套里, 然后再进行换刀。在此设计中还为客户完善了使用过程中的一些辅助功能, 使客户使用更方便、更安全, 得到了客户的认可。通过三菱圆盘式 (机械手) 刀库加工中心开发过程, 使我收获颇多, 为了让更多人分享享我的经验所得, 特写这篇论文, 供大家参考学习。

摘要：为满足客户需求, 根据公司项目要求并兼顾成本和机床功能, 设计圆盘式 (机械手) 刀库加工中心的系统控制。要求系统功能完整, 保护周全。对用户在使用机床时常会用到端面飞刀等大直径的刀具 (简称大刀) 遇到的换刀问题进行分析, 由于圆盘式 (机械手) 刀库采用的是随机换刀, 刀具所在的刀套并不固定, 如果换大直径的刀就有可能和相临的刀具发生碰撞, 文章针对盘式机械手刀库的大端面刀换刀的特点展开研究并设计解决方案。

关键词：三菱M60S,加工中心,盘式刀库,机械手,大直径刀,换刀

参考文献

[1]张俊勇, 赵小刚.刀库合理布置在加工中心的应用[J].装备制造技术.2009 (06) .[1]张俊勇, 赵小刚.刀库合理布置在加工中心的应用[J].装备制造技术.2009 (06) .

[2]华红芳, 邹晔, 严勇, 韦志强.圆盘式刀库加工中心随机换刀系统的研究[J].机床与液压.2010 (18) .[2]华红芳, 邹晔, 严勇, 韦志强.圆盘式刀库加工中心随机换刀系统的研究[J].机床与液压.2010 (18) .

[3]黄风.三菱数控系统ACT专用指令在机械手刀库中的应用[J].电工技术.2011 (05) .[3]黄风.三菱数控系统ACT专用指令在机械手刀库中的应用[J].电工技术.2011 (05) .

刀库设计 篇2

精密卧式加工中心是沈阳机床集团针对国内航空零件加工特点设计制造的大型加工中心。这台加工中心应用了链式刀库系统,其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库改变了传统以人为主的生产方式。藉由电脑程序的控制,可以完成各种不同的加工需求,如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等。大幅缩短加工时间,降低了生产成本,使数控机床的加工效率得到了极大提高。该刀库系统通过西门子840D数控系统中的刀库管理功能对刀库刀具信息进行了有效管理,与PLC进行刀具各类信息的信号交互,从而实现刀库的自动换刀。

2 链式刀库结构及在刀库管理中的配置

2.1 链式刀库的结构

本加工中心采用的是基辅链式刀库,共40把刀位。链条式刀库的特点是可储放较多数量之刀具,一般都在20把以上,有些可储放120把以上。它是通过链条将要换的刀具传到指定位置,由机械手将刀具装到主轴上。换刀动作均采用液压马达加机械凸轮的结构,此设计结构简单、动作快速、可靠。

其具体结构如图1所示。

2.2 在西门子840D的刀库管理中配置链式刀库

西门子840D系统具备刀库管理功能,为了实现此功能,需要在系统中设置相关参数,并根据具体刀库类型和换刀方式配置刀库,生成相应的文件。

2.2.1 刀库管理参数设置

设置刀库管理相关参数及说明如下:

MD 19320:Bit4=1激活系统选项功能

MD 18080:Bit 0=1激活刀库管理功能

MD 18082:MM_NUM_TOOL=40刀具数量

MD 18084:MM_NUM_TOOL_MAGAZINE=3定义刀库数量,包括刀库,缓冲区,装载点

MD 18086:MM_NUM_MAGAZINE_LOCATION=45总的刀位数量,不仅包括实际刀库刀位数,还包括缓冲区的刀位数。因此此例有刀库40个刀位、手爪2个刀位、主轴1个刀位、装刀位2个刀位,即计算所有可以放置刀具的地方。

MD 20310:TOOL_MANAGEMENT_MASK=1H激活通道的刀库管理功能,位0～位3必须与MD18080的设置保持一致。

MD 22550:TOOL_CHANGE_MOD=1换刀方式

MD 22560:TOOL_CHANGE_M_MODE=206激活刀具数据的M代码

2.2.2 刀库的建立

通过以上参数的设定,系统只是为刀库管理预留了相应的空间,但对于刀库的特征需要通过对刀库管理系统变量来定义,对于HMI_ADVACED来说,可以在启动菜单里通过图形交互形式生成一个刀库的配置文件,具体配置如下:

(1)创建刀库(刀库类型和刀位数量)

Start-up(HSK6)→Tool management(HSK8)→Magazine(HSK1)→New(VSK4)→在Name项中输入“my_mag”→回车→Type项选择“Chain magazine”→在Locations项中输入40回车→OK

完成步骤6后再按“Create PLC data”(VSK2)→按返回键→“NCK reset(VSK4)”

(2)创建buffer

(a)创建主轴buffer:Buffer locations(HSK2)→New(VSK4)→在Name项中输入“my_spi”→Type项选择Spindle→OK→用光标键切换到“Distances to magazines”窗口,在“Distance to change location”项中输入“0”→Assign magazine(VSK6)。

(b)创建手爪1buffer:New→在Name项中输入“gri_1”→Type项选择Gripper→OK→用光标键切换到“Assign to spindle”窗口的“Assign to spindle”项→Assign spindle(VSK2)→用光标键切换到“Distance to magazines”窗口的“Distance to change location”项,输入0→Assign magazine(VSK6)。

(c)创建手爪2buffer:New→在Name项中输入“gri_2”→Type项选择Gripper→OK→用光标键切换到“Assign to spindle”窗口的“Assign to spindle”项→Assign spindle(VSK2)→用光标键切换到“Distance to magazines”窗口的“Distance to change location”项,输入0→Assign magazine(VSK6)。

(3)创建装载点

已有一名为“Manual loading point”装载点,为了跟PLC程序配合,再建个装载点,步骤如下:Load locations(HSK2)→New(VSK4)→在“Locations”窗口的“Name”项中输入“my_load”→OK→用光标键切换到“Distance to magazines”窗口的“Distance to change location”项,输入0→Assign magazine(VSK6)

(4)创建刀位类型(可以用默认的刀位类型):Location types(HSK7)→New→在Name项中输入“my_loc”→用“TAB”键切换到“Parameter assignment窗口”,Height项输入“2”→Width项输入“2”→OK。

(5)给刀库分配刀位:Magazine configure.(HSK6)→New(VSK4)→在Name项中输入“my_test”→OK→用光标键移动到Real magazines窗口的Name项→Assign(VSK6)→用光标键移动到“Type of location”窗口的Loc Type项选择“my_loc”→From loc.项输入“1”→To loc.项输入“10”→Assign→光标移动到Configurations窗口的Name项→Generate conf.file(VSK2)。

(6)生成刀库:接步骤5,Load conf.file(VSK1)→Load(VSK3),此时屏幕下方(软键菜单上面)会出现“Please put channel/mode-group in AUTOMATIC mode!”提示切换到自动方式,切换后会提示“Please press NC Start”提示按程序启动键。如果你还没有回参考点,可暂时设置MD20700 REFP_NC_START_LOCK=0(即不回参考点可执行程序)。按程序启动键后,如果配置没有大的错误,屏幕会提示“Configuration is loaded”→OK→NCK reset。

做完刀库基本配置后,在Parameter中的第一个软键变为“Magazine list”。

3 链式刀库换刀PLC程序说明

在链式刀库整个换刀过程中,PLC程序主要起到两方面的作用,一方面需要实时与NC进行信号交互,处理刀库管理发送过来指令的应答信号;另一方面协调刀库换刀的各个步骤。通过这些程序的应用,最终实现整个链式刀库换刀完整有序持续不断的运行。

整个换刀过程分解为14个主要动作:(1)起始位置;(2)平移到库侧夹刀;(3)拉刀;(4)平移至待机点;(5)上升至待机位置;(6)平移主轴侧夹刀;(7)主轴侧拉刀;(8)ATC进行180°旋转;(9)主轴侧插刀;(10)平移回待机位置;(11)下拉;(12)平移至刀库侧;(13)刀库侧插刀;(14)平移回待机位置。

上述每个步骤完成后激活下一个动作。图7是在换刀过程的各个步骤中,各检测器与电磁阀的动作状态。根据这些状态,来编制相应的PLC程序。

由于链式刀库的换刀过程按步骤进行,即前一步动作结束后,刀库进入某种状态。这一状态将满足下一步动作的启动条件,下一步动作随即开始,以此类推,直到换刀结束。这一逻辑过程可通过西门子S7-300PLC中的顺序编程语句加以实现。由于篇幅所限,现仅以其中一个步骤为例加以说明。

ST00、ST01、ST02三步为刀库找刀过程,当所选刀具就位后,从ST03开始,启动换刀过程,以ST03为例,程序如下:

当第一步ST03完成后,系统下一个扫描周期中,由于步骤数累加一个,程序将跳过ST03,执行ST04程序段,以此类推,直到ST16最后一步完成为止。

4 结论

未来数控机床加工产业的发展,均以追求高速、高精度、高效率为目标。随着切削速度的提高,切削时间不断缩短,对换刀时间的要求也在逐步提高;换刀速度已成为高级数控机床的一项重要指标。未来刀库系统自动换刀技术的发展趋势必将是以减少辅助加工时间为主要目的,争取在尽可能短的时间内完成刀具交换。

摘要：介绍了国家重大专项精密卧式五轴加工中心应用的基辅链式刀库的结构,给出了西门子840D系统刀库管理中对链式刀库进行配置和参数设置的方法,详细描述了这些配置生效后PLC程序实现链式刀库的整个换刀过程。

关键词：链式刀库,刀库管理,换刀

参考文献

[1]西门子840D系统说明书[Z].SIEMENS,2010.

刀库刀夹关键技术研究 篇3

数控机床刀库部件采用整体外购, 由于缺少刀夹的设计图纸和加工工艺, 因此制造出合格的零件是对我们提出的挑战。本文主要介绍的关键部分刀夹的整体结构设计方案和加工工艺方案, 在整体结构设计方面研究了零件的材质和结构、设计基准及主要公差配合和热处理要求;在加工工艺方面对工序划分、工装设备设计、刀具的选用和切削参数选用等进行深入细致的研究。

2 刀夹整体方案的构思

沈阳机床设计研究院某型卧式加工中心刀库采用外购刀库总成。刀库刀夹在运行过程中因抓取动作失误而产生异常碰撞, 导致刀夹和刀座出现损坏。由于对刀夹部件无法进行单独采购, 而且设计图纸是刀库生产企业技术保密文件无法索取, 为恢复其正常运行, 我们通过理化中心对损坏的工件材料进行化学成分化验, 并结合工件的工作状态要求, 结合工件材质弹性要求, 得出设计工件的材料选用38Cr Mo Al;采用对原刀夹、刀座进行现场实体测绘的方式, 得出刀夹的基本尺寸, 根据机械配合公差判断出相应的公差等级, 对关键部分我们进行技术分析和论证, 确定关键部分的形位公差和尺寸公差, 由设计人员使用CAD绘制刀夹图纸, 采用三维Solid Works绘图软件构建三维模型, 由工艺专家编制相应的机械加工工艺流程, 通过金属切削机床设备加工出刀夹和刀座的替代零件, 经实际加工和装配验证获得了成功。

刀夹作为刀库抓取刀具的终端环节, 由于使用的频次较高, 对其强度、耐磨性和稳定性提出很高要求。下面针对刀夹的整体结构设计和整体加工工艺方案做详细说明。

3 刀夹整体结构设计方案

3.1 刀夹结构图纸设计

刀夹的结构设计在原有的结构基础上, 根据实体测绘进行局部的改进。首先刀夹的材质选用38Cr Mo Al, 弹性变形量保持在3~4mm之间, 渗氮后硬度保持在≥850HV。刀夹与刀柄相互配合, 配合尺寸可由刀具说明书给予的尺寸进行设计, 避免了由于测量不准确而造成的人为误差。基准面和刀夹与刀柄接触处粗糙度采用Ra1.6, 从而提高工件的接触率。由于原刀夹空刀较深, 影响了定位键对刀柄的定位精度。为提高刀夹的使用寿命, 将原来的空刀深度减小15mm, 最大限度地增强了定位键的定位精度。根据我们对刀库和刀夹的技术研究, 通过其设计基准与刀夹端部之间的关系, 刀夹与刀柄的相互配合尺寸和公差, 以及工件的热处理形式和硬度要求, 我们最终确定了刀夹的CAD二维图纸, 如图1。

3.2 刀夹加工工艺方案设计

本文仅对刀夹的工艺整体方案中关键工序的加工进行介绍, 其余不作详细说明。考虑到关键部分为刀夹与刀具刀柄结合部分, 因此刀夹加工第6序立加序是该件加工的关键。由于工件需要耐磨性好、弹性高, 故有硬度要求, 且有销钉孔需要配作, 也就是必须在淬火之后进行, 故不能采用整体盐炉淬火, 只可采用销钉孔处防护处理的局部氮化处理, 从而印证了刀夹的工件材料为38Cr Mo Al。刀夹的整体加工工艺流程为:备料-调质-立加-摇钻-平磨-立加-摇钻-立加-平磨-钳工-热处理 (氮化) , 具体内容如表1。

4 刀夹应用的前景展望

刀库的使用在数控机床行业具有广阔的发展前景, 刀夹作为其关键部件, 对其进一步改进, 不但能提高我们数控机床的质量, 同时也可提高数控机床的使用效率, 为我们的机床客户带来更大方便。随着加工技术的不断发展, 加工质量也在不断提高, 这将大大地提升我们的发展空间。随着对刀具材料的不断开发和研究, 在刀具的刚度、精度和耐磨度等方面必将实现突破性的发展, 加上新的切削工艺的开发和使用, 切削技术必能满足各领域加工部件的不同需求。随着加工制造业的发展, 刀夹质量的不断提升, 对相关的一系列机床产业发展起到了灵活的带动作用, 具有良好的发展趋势。

参考文献

大型刀库及自动换刀装置的研制 篇4

目前国内加工中心的刀库主要由台湾生产厂家生产, 绝大多数是伞式、斗笠式和圆盘式等中小型刀库, 大型刀库进入大陆市场的很少, 且刀具重量及换刀时间等方面难以满足机床主机厂的要求, 在可靠性方面也有不小的差距。随着重型机床 (如落地铣镗床、龙门机床等) 需求量的增大, 大型刀库的需求量也必将大幅度地增加, 这一矛盾严重阻碍了我国高档数控机床的发展。因此, 加快开发高档数控机床用刀库产品, 特别是大型、非标刀库产品已迫在眉睫。

为此, 我们承担了黑龙江省重点科技攻关项目《高档数控机床用大型刀库及自动换刀装置》, 经过近三年的努力, 圆满地完成了课题研制任务。

在研制过程中, 我们主要开展了以下几方面工作: (1) 采用先进的设计思想, 关键件采用有限元分析, 优化设计; (2) 采用全新的运动传动结构, 力求结构小, 重量轻, 工作稳定; (3) 采用伺服驱动技术, 可根据不同的刀具重量, 调整运动速度, 缩短运动时间; (4) 开展可靠性研究工作, 建立可靠性评定体系, 改进设计与制造工艺, 提高工作可靠性。

2 大型刀库及自动换刀装置的构成

大型链式刀库及自动换刀装置构成主要包括链式刀仓部件、行走部件、自动换刀装置、液压系统及自带伺服及控制系统, 见图1。

2.1 链式刀仓部件

链式刀仓由60个压铸铝合金链环 (图2) 通过心轴连接成封闭的链式结构, 采用轨迹轴承作为支撑, 围绕刀仓主体导轨槽移动, 采用伺服电机、减速器、链轮毂带动该封闭的链式刀仓旋转, 从而实现储刀及任意选刀功能。采用伺服电机驱动, 有效地解决了刀库刀仓驱动力不足的问题, 提高了旋转速度, 缩短了选刀时间, 同时, 提高了定位准停的准确性和稳定性, 可大幅度地延长链环及换刀装置的使用寿命。

2.2 行走部件

采用伺服电机、减速器、同步齿型带、齿轮及齿条, 实现输送刀具自刀仓到换刀点的功能, 由于采用了伺服电机驱动, 故可以灵活地控制行走速度, 通过数控系统内置的 (或外挂的) PLC编程处理, 设置伺服电机的不同转速, 从而改变行走部件的运动速度, 提供相应的用户设定操作界面, 用户可以方便地根据刀具重量的不同, 设定合适的运行速度, 尽可能地缩短换刀时间;相对采用液压马达驱动行走部件的台湾产品, 换刀点定位精度高, 启动和准停平稳, 可靠性高且耐用。

2.3 自动换刀装置

如图3、图4所示, 自动换刀装置通过抓刀爪打开、夹紧、抓刀爪臂伸出、缩回及分度旋转等, 实现刀具的更换;该装置可以同时满足立式及卧式机床主轴的自动换刀需求。以实现龙门铣床及大型镗铣床更换主轴附件后对自动换刀要求。

立、卧转换装置见图5, 采用专门设计的齿轮齿条摆动油缸实现, 具有转矩大、体积小, 重量轻、定位准确、可靠性高及外形美观等特点。

自动换刀装置全部动作由液压系统驱动。

2.4 液压系统

为自动换刀系统提供动力源, 一般情况下, 龙门式加工中心及镗铣加工中心自带液压系统为中压系统, 本刀库设计采用的是高压系统, 故需自带一个独立的液压系统, 在与用户的沟通过程中, 用户觉得这样更方便些。

2.5 自带伺服及控制系统

应用该系统可以建立与机床通讯协议, 很方便地确定与机床自身数控系统的技术接口, 实现刀库的全部运动动作及速度设置, 此项为可选项, 用户也可应用机床自身的数控系统实现刀库的控制与驱动。

3 大型刀库及自动换刀装置的工作流程

首先, 根据设定的换刀程序, 在刀仓驱动电机的驱动下, 将下一个工序所需的刀具旋转到自动换刀站位置。此时, 自动换刀装置处于初始位置, 得到机床数控系统给出的换刀信号, 自动换刀装置在行走部件伺服电机的驱动下, 驶入刀仓换刀准备位置, 刀仓端机械手爪打开→行走部件到刀库抓刀位置→刀仓端机械手爪抓刀并夹紧→自动更换站松刀→机械手伸出 (拔新刀) →行走部分机械手返回准备位置→机械手缩回→主轴端机械手爪打开→行走部分到主轴抓刀位置→主轴端机械手爪夹紧→主轴松刀→机械手伸出 (拔旧刀) →机械手分度180°→机械手缩回 (新刀装入主轴) →主轴拉刀→主轴端机械手爪打开→行走部件返回准备位置→机械手臂伸出→到刀库抓刀位置→机械手臂缩回 (旧刀送回刀库) →自动更换站拉刀→刀仓端机械手爪打开→机械手返回准备位置→循环结束。

4 动态仿真及关键零件的有限元分析

本研究项目技术指标如下:

(1) 刀具的最大重量:30kg; (2) 刀库最大容量:600kg; (3) 刀具的倾覆力矩:90N·m; (4) 刀库装刀数量:60把; (5) 换刀时间:15s; (6) 换刀方式:定点换刀。

从技术指标可以看出, 无论是在刀具重量及最大容量都远远高于目前台湾产品。

鉴于此该项目整体实现三维设计、三维动态仿真干涉与碰撞分析, 关键零件的设计实现有限元分析等, 从而做到设计结构合理、动态特性预知、材料分布合理。

图6为大型刀库及自动换刀装置关键件链环及抓刀爪有限元分析结果。

通过有限元分析, 进一步调整零件结构, 做到合理分布材料, 使受力的关键件应力分布均匀, 消除应力相对集中的隐患, 以此提高关键件的抗疲劳性, 采用最少的材料, 实现最大的承载力。

5 大型刀库及自动换刀装置可靠性研究

该可靠性试验主要研究内容包括:关键件抗拉强度破坏性试验、疲劳强度试验、关键零部件单因素试验、整机多因素综合试验及现场试验, 4种方式相结合进行。实验室的零件抗疲劳及耐磨损试验 (寿命试验) , 采取大样本 (80-100) 完全试验法, 保证试验的可信度:进行抓刀爪抗疲劳及工作寿命试验;链环破坏性拉伸寿命试验;分度齿轮齿条啮合寿命试验。分度装置失效试验;换刀装置伸缩失效试验;运行加速度加载试验。将刀库及自动换刀装置安装于数控机床, 在使用条件下现场观测刀库产品寿命数据等。

进行了试验装置的开发:抓刀爪夹持疲劳试验台;分度齿轮齿条重载、偏载试验台;液压伺服系统试验台;抓刀爪、链环承载强度试验台;大型链式刀库和自动换刀装置综合试验机等。

通过试验及分析, 找出了影响可靠性的关键环节, 如: (1) 链环原来采用砂型铸造, 外形误差较大, 承载部分强度不够导致实验过程中链环拉断, 改成压铸件后, 其材质性能的一致性及毛坯的几何精度都有较大提高。砂型铸造链环拉伸破坏性试验结果见图7。 (2) 抓刀爪是频繁工作受力件之一, 其抗疲劳性是保证其可靠工作的重要指标之一。通过大量的试验工作, 确定自动换刀关键件———抓刀爪的毛坯模锻成型工艺、数控精加工工艺及热处理工艺等。

刀库设计 篇5

1 问题的出现

几年前一次暑假我们在东莞一家工厂上班,其主要批量加工生产各种零件。车间有数台带有刀库的法那克CNC加工中心。但车间操作工人在刀库的使用上经常出现一些问题。针对以上情况,领导要我研究一种比较通用的刀库解决方案。

2 问题分析及解决

通过分析问题主要出现在两方面:A、不同CNC加工中心之间相同刀号的刀具不一样,比如一台CNC加工中心2号刀是D20平刀,而另一台CNC加工中心的2号刀是D16平刀。B、同一台CNC加工中心的刀具和刀号错乱情况。如一台CNC加工中心2号刀D12平刀却放在6号刀的位置。因为是批量生产,每台CNC加工中心使用是同样的加工程序,要达到安全、高效生产目的,必须解决以上两问题。即A、不同CNC加工中心之间相同刀号的刀具一样。B、同一台CNC加工中心的刀具和刀号必须一一对应。

要解决以上两问题,须从CNC数控加工编程和CNC加工中心操作两方面入手。

2.1下面以Master CAM数控编程为例进行说明,其它软件类同。首先在Master CAM中建立与本厂零件加工相适应的统一刀库。

(1)刀具库建立前的准备工作:搜集本厂零件加工相关刀具资料,刀具的转速、进给率,其它参数编程人员编程时设定。

(2)刀具库建立的步骤

第一步菜单选择:N公用管理/T定义刀具/L资料库/。

第二步更换旧刀具库。

A、在原刀具库(如图1)任意地方点右键,在跳出的菜单栏选择更换刀具库。

B、输入所要建立的刀具库的名称,后缀名为*.TL8。例如:建立一个名为GONG-CHANG_MM的刀具库,点保存后会出现没有找到资料库警告,点“确定”后就建立了一个还没有刀具的刀具库

第三步在刀具库中建立新的刀具。

A、在空白处点击鼠标右键,选择“建立新的刀具”选项

B、在定义刀具页里选择“刀具形式”,并按要求选取所要建立的刀具的形式,如现在想要建立一把?32R6的圆鼻刀,则选择“圆鼻刀”,确定后退回“刀具-圆刀”设置页面,见下一页

C、按要求填写刀具和夹头尺寸参数:

D、填写加工参数页(如下图2),完成后点击“储存至资料库”,保存至GONG-CHANG_MM刀具库后,会有“资料库更新成功”的提示,按“确定”退出,建立了新的刀具后的刀具库:

E、按同样的方法设置其它刀具,按本厂实际生产所用刀具建立的刀具库如下图3(注刀具刀号对应关系与表1一致):

2.2 把各CNC加工中心的刀库中刀具刀号排列与Master CAM中创建的刀库存相一致。

(1)、如果对手动编程不是特别熟练,可以用Master CAM编13个不同刀路,这13个刀路要力求简单,比如:可编13个同样的在原点以上较高处走直线刀路,但每个刀路从Master CAM中的GONG-CHANG_MM刀库选一把刀,且第一刀路选1号刀,第二刀路选2号刀,依次类推,直至GONG-CHANG_MM刀库中13把刀全部用完。(注刀具与刀号对应关系,同表1及图3刀库是一致的)然后,把13个刀路一起后处理,可生成以下程序:

(2)、CNC加工中心操作人员需进行以下配合操作,(1)首先把CNC加工中心主轴上刀具拆下来。按下面板上单段运行按钮,然后把以上后处理好程序输入CNC加工中心,再一次一次地按运行按钮。当运行到“N104T1M6”程序行时,这时CNC加工中心刀库会把其1号刀装到主轴上,装好后需把它从主轴上拆下来,(假如刀库1号没刀,CNC加工中心刀库也会作换刀的假动作),继续一次一次地按运行按钮,虽然没刀,但机床还是会一步一步地往前运行,当运行到“N122G28X0.Y0.A0.”,这时把与Master CAM中GONG-CHANG_MM刀库相一致的1号刀D32R6(如图3)装上主轴。(必要时可以在对刀点对好刀,并将其输入到长度补偿号1中,并手动把刀具移到较高安全高度,这样以后加工时此刀不需再对刀)再一次一次地按运行按钮,(2)当运行到“N126T2M6”程序行时,这时CNC加工中心会把D32R6当成1号刀放入刀库1号刀位置,再从刀库中把其2号刀装到主轴上,装好后需把它从主轴上拆下来,(假如刀库2号没刀,CNC加工中心刀库也会作换刀的假动作),继续一次一次地按运行按钮,虽然没刀,但机床还是会一步一步地往前运行,当运行到“N144G28X0.Y0.A0.”,这时把与Master CAM中GONG-CHANG_MM刀库相一致的2号刀D16R0.8(如图3)装上主轴。(必要时可以在对刀点对好刀,并将其输入到长度补偿号2中,并手动把刀具移到较高安全高度,这样以后加工时此刀不需再对刀)再一次一次地按运行按钮,(3)当运行到“N148T3M6”程序行时,依上进行下去,直到以上程序运行完毕,这时我厂用到的13把刀具一一对应地放在刀库中。以上操作绝对安全,因只有当主轴处在最高点时,主轴上才有刀具存在,其它时间主轴上没刀,只是空运行而已。对我厂每台CNC加工中心都进行以上操作。这样保证不同CNC加工中心之间相同刀号的刀具一样。

通过以上工作后,保证了以下技术性问题的实现:A、不同CNC加工中心之间相同刀号的刀具一样。B、同一台CNC加工中心的刀具和刀号一一对应。C、只要Master CAM编程时所用刀具刀号与Master CAM中GONG-CHANG_MM刀库的刀具刀号相一致,这样就保证了Master CAM编出程序刀具刀号与我厂所有CNC加工中心刀具刀号一致。

3 结论

刀库设计 篇6

关键词：FB4,盘式刀库,结构

西门子840D系统中自带FB4 (PI服务) 功能块能够实现利用外部开关量控制实现840D系统方式组自动转换功能, 将其利用在我厂出产的盘式刀库中, 能够更快的提高操作者在生产中的工作效率, 解决机床调试人员在盘式刀库的调试过程中手动, 自动, MDA转换的技术难题。

FB4 (PI服务) 的概念

功能描述:FB PI_SERV被用于NCK内部零件加工程序与外部开关量建立连接, 从而达到内外部转换的过程

1 FB4程序块结构

各符号变量的叙述: (表1)

脉冲时序: (图1)

(1) 激活功能;

(2) PI服务功能已经运行中;

(3) 接受指令后复位激活功能;

(4) FB4信号交换;

(5) 无效;

(6) 拒绝运行, 错误输出。

2 建立一个为DB90的功能块作为DB91的背景块

DB90结构。

3 在OB100内调用FB1中:

NCKOMM:=TRUE FB4才能有效。

4 盘式刀库结构

盘式刀库为盘式旋转结构, 由一个伺服电机控制其转度, 分九个工位, 每40度为一个工位, 每工位上装有一把刀具, 操作台上有刀具工位选择开关, 每任意选择一个刀具号码 (0-9) 后, 按自动换刀按钮, 系统会自动触发PIService, 转换方式组为AUTO方式, 启动自动换刀零件程序, 这样刀架会在任意位置自动运动到换刀点, 实现刀夹自动抓取盘式刀库内的刀具的自动化运动过程。

参考文献

[1]SINUMERIK840Dsl/840D/840Di/SINUMERIK810D Extended Functions.