刀庫的調試及優(yōu)化

孫 旸 化春雷 李 焱

(沈陽機床(集團)有限責任公司，遼寧 沈陽110142)

刀庫系統(tǒng)是提供自動化加工過程中所需的儲刀及換刀需求的一種裝置，其自動換刀機構及可以儲放多把刀具的特色改變了傳統(tǒng)以人為主的生產方式。其由電腦程式的控制，可以完成各種不同的加工需求，如銑削、鉆孔、鏜孔、攻牙等。根據刀庫的容量、外形和取刀方式可概分為斗笠式刀庫、圓盤式刀庫和鏈條式刀庫。本次重大專項所采用的是圓盤式刀庫。

1 調試中容易出現(xiàn)的問題及解決方法

1.1 刀庫定位信號的應用

在以往所接觸到的刀庫中，在檢測刀庫是否轉到位的方面，大多只有一個刀庫計數信號。所謂刀庫計數，顧名思義，就是刀庫每轉到下一工位的時候，由其提供一個信號，告訴PLC應該把所記載的工位數隨之累加。與此同時，它實際上還有其他兩個額外的附加功能:一是作為刀庫剎車信號，在刀庫真正到位之前來臨，PLC讀取到該信號后，斷刀庫電動機正、反轉使能，從而使得刀庫停下;二是作為刀庫到位檢測信號，來激活刀套下翻電磁閥的啟動。這是因為如前所述，它在刀庫真正到位之前到來，然后刀庫電動機停止轉動，一般認為這個緩沖時間剛好能確保刀庫停在正位位置。但有時這也會出現(xiàn)偏差，造成的結果就是刀庫還沒轉到正位刀套就開始下翻，易造成刀套受損。

利用刀庫計數信號充當刀庫到位信號的程序:

而本次重大專項所使用的這款刀庫產品額外添加了刀庫到位信號，這就把刀庫計數信號解放了出來。刀庫計數信號只負責觸發(fā)刀庫計數器的累加以及判斷正、反轉電動機使能。而判斷刀庫是否真正到正位由刀庫到位信號負責，刀庫到位信號出現(xiàn)說明刀庫確實已到正位位置，再由其觸發(fā)刀套下翻開始，萬無一失。

添加了刀庫定位信號的程序:

1.2 互鎖條件

刀庫的動作順序具有嚴格規(guī)定，在一些狀態(tài)下有些動作是不能進行的。操作刀庫的順序以及禁止的操作必須在程序中得到體現(xiàn)，這類在一些狀態(tài)下不能夠進行的操作就叫做互鎖條件，如果程序對于互鎖條件部分編制的不夠全面的話，就會損壞刀庫甚至對機床的操作者造成人身傷害。比如機械手不在原點的情況下進行刀套下翻或者刀套上翻操作，就有打壞刀的危險。由此可見，刀庫部分的互鎖條件是非常嚴格的。

在本次調試中，筆者加了以下的互鎖條件:

(1)刀庫正轉時，必須滿足:非急停狀態(tài)，刀庫非反轉狀態(tài)，刀套上翻到位。刀庫正轉程序:

(2)刀庫反轉時，必須滿足:非急停狀態(tài)，刀庫非正轉狀態(tài)，刀套上翻到位。刀庫反轉程序:

(3)刀套下翻時，必須滿足:非急停狀態(tài)，刀庫非正、反轉，機械手非正轉，沒有刀套上翻指令，機械手在原點，刀庫到位信號到來。刀套下翻程序:

(4)刀套上翻時，必須滿足:非急停狀態(tài)，刀庫非正、反轉，機械手非正轉，沒有刀套下翻指令，機械手在原點。刀套上翻程序:

(5)機械手正轉時，必須滿足:非急停狀態(tài)，刀庫非正、反轉，刀套下翻。機械手正轉程序:

1.3 “鎖住記憶”模式的修正

由于考慮到安全因素，在操作面板上定義了一個服務模式按鈕，在程序中規(guī)定，只有激活該服務模式按鈕后，才可以對刀庫進行操作。在用原有的PLC程序進行調試的過程中，發(fā)現(xiàn)了這樣一個問題:有一次按機械手正轉按鈕之前忘記了按刀套下翻按鈕，機械手沒有動作，這是由于程序中進行了互鎖操作，規(guī)定當刀套沒有下翻到位的時候，機械手是不能轉動的。故激活服務模式按鈕后，先進行刀套下翻操作，當刀套下翻后，機械手隨著發(fā)生連鎖動作，直接正轉，差一點造成危險。分析原有程序的時候，發(fā)現(xiàn)當手動時，程序可以記住每次誤操作，比如沒進行第一步而直接按下第二步的操作按鍵時，盡管其并不合法，但程序也會記住，當第一步執(zhí)行之后，一旦第一步完成信號到來，程序會自動進行第二步操作。筆者把這種現(xiàn)象叫做“鎖住記憶”模式。

機械手正轉“鎖住記憶”模式的程序:

上述程序可以看出，在服務模式激活的條件下，觸發(fā)機械手點動鍵，就會發(fā)出機械手正轉指令(#atc_move)，即使此刻刀套沒有下翻(I38.5沒有到來)，該信號也會被記住，一旦刀套下翻條件滿足，機械手會自動正轉。這種現(xiàn)象結果不但不合理，而且很危險，在調試現(xiàn)場，如果操作者不注意的話后果不堪設想。

為了破解“鎖住記憶”模式，筆者把上一步的完成信號當成本次手動步驟的操作條件。換言之，如果不能有效完成上一步，那么本次操作會被當成無效操作，不會被執(zhí)行，更不會被記憶，從根本上杜絕了“鎖住記憶”模式，解除了危險的隱患。

機械手正轉“鎖住記憶”模式修正后的程序:

筆者在給出機械手正轉命令時加了刀套下翻到位信號作為啟動條件，如果刀套沒有下翻到位的時候觸發(fā)機械手點動按鈕，程序對此是不予響應的，這就從根本上杜絕了危險，修正了“鎖住記憶”模式。

依此類推，在刀庫的所有點動動作中，都加入相應的上一步程序結束的信號作為啟動條件，就能徹底修正整個刀庫動作循環(huán)中的所有“鎖住記憶”模式，排除危險。

2 結語

目前，機床市場不斷發(fā)展與變化，加工中心類產品以其自身獨特的優(yōu)勢占據了越來越重要的位置，而作為加工中心類產品核心部件之一的機械手和刀庫，向來都是機床調試過程中的重點與難點。隨著客戶要求的不斷深入與提高，作為一名機床調試人員不但要力圖做到滿足客戶基本要求，而且還要為客戶考慮得更加周全，不論是安全性方面，還是功能拓展性方面。以后在機床開發(fā)過程中，優(yōu)化工作將會占據更加重要的地位。筆者提及的刀庫方面只是冰山一角。我們有理由相信，精益求精的態(tài)度、日臻成熟的技術以及不斷拓展出新的研究方向定會引領著機床行業(yè)越走越好。

［1］嚴愛珍，李宏勝.機床數控原理與系統(tǒng)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1999.