數(shù)控銑床刀庫改造

馮 昊 呂冰海

（浙江工業(yè)大學(xué) 浙江杭州 310014）

數(shù)控銑床刀庫改造

馮 昊 呂冰海

（浙江工業(yè)大學(xué) 浙江杭州 310014）

隨著我國智能制造2025的提出，許多企業(yè)面臨設(shè)備的升級(jí)改造。為了進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工效率，在數(shù)控銑床上加裝刀庫，實(shí)現(xiàn)在加工過程中自動(dòng)換刀，成為一個(gè)可行有效的做法。通過安裝刀庫將數(shù)控銑床改造為數(shù)控加工中心，以節(jié)約設(shè)備再購置資金，可以擴(kuò)大機(jī)床加工范圍，提高機(jī)床自動(dòng)化程度，保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，降低勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度，本文以FANUC Series Oi-Mate MD系統(tǒng)為例，介紹數(shù)控銑床的刀庫改造。

數(shù)控銑床 刀庫 改造

一、改造前的準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備支架、刀庫、內(nèi)六角螺釘、起吊設(shè)備。中間繼電器5個(gè)，接觸器3個(gè)，空氣開關(guān)2個(gè)。線纜準(zhǔn)備，動(dòng)力線，信號(hào)線。準(zhǔn)備工具，開口扳手、內(nèi)六角扳手、十字螺絲刀、小刀、扎帶等。

二、刀庫安裝過程

1．安裝支架

利用龍門架將支架吊裝至主軸立柱的預(yù)留安裝位置；將立柱與支架的安裝面清理干凈，保證配合面安裝準(zhǔn)確；將支架的定位鍵插入立柱鍵槽；移動(dòng)支架使其與立柱通過定位鍵準(zhǔn)確定位；用緊固螺栓將支架固定在立柱上；在立柱上安裝用于調(diào)整支架位置的螺栓部件。

2．刀庫安裝

利用龍門架將刀庫吊裝至機(jī)床附近，并拆除刀庫的支承附件；將刀庫吊裝至支架位置，調(diào)整刀庫并用螺栓將其固定在支架上。連接信號(hào)線、動(dòng)力線、接通氣路。

三、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1．電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

刀庫分度電機(jī)和刀臂電機(jī)的控制的強(qiáng)電部分設(shè)計(jì)。

M2、M6分別為刀庫分度電機(jī)和刀臂電機(jī)。KM02和KM03分別為刀庫正、反轉(zhuǎn)控制接觸器，正反電機(jī)之間互鎖。KM06為刀臂電機(jī)接觸器，由于刀臂電機(jī)只做一個(gè)方向的運(yùn)轉(zhuǎn)，刀臂順逆旋轉(zhuǎn)靠內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，故換刀動(dòng)作只有一個(gè)接觸器。QF03、QF06為空氣斷路器，當(dāng)過載時(shí)切斷電路，保證安全運(yùn)行。ZM02、ZM06為吸收電路，用于改進(jìn)電動(dòng)機(jī)在開通和關(guān)斷時(shí)所承受的電壓和電流波形。

接觸器設(shè)計(jì)圖

2．接觸器電路的設(shè)計(jì)

該部分主要是實(shí)現(xiàn)PMC的輸出信號(hào)的變化接通或斷開的控制，KA02、KA03、KA06分別控制KM02、KM03、KM06線圈得電的物理中間繼電器。

接觸器設(shè)計(jì)圖

3．倒刀回刀動(dòng)作的控制

分別由物理繼電器KA04、KA05控制YV2、YV3電磁閥。

氣動(dòng)電磁閥電路圖

四、機(jī)床調(diào)試

在調(diào)試之前，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，將K參數(shù)中K3.3=1 K5.5=1，實(shí)現(xiàn)單步換刀（M80-M86）。

1．刀庫位置調(diào)整

刀庫與主軸相對位置的確定十分重要，關(guān)系到換刀能否順利完成。順序執(zhí)行M80（刀套垂直）、M81（刀臂持刀）、M82（刀位松）、M83（換刀）指令，使換刀臂處于換刀位置，將一刀柄錐面均勻涂抹紅丹油放置在刀臂上，用于調(diào)整刀庫位置，這時(shí)調(diào)整支架上X向、Y向微調(diào)螺釘用來調(diào)整刀庫位置，同時(shí)在手輪模式下，Z軸上下移動(dòng)主軸，使主軸錐孔與刀柄錐面輕輕接觸，觀察主軸錐孔上紅丹油的分布情況，直至紅丹油均勻分布在主軸錐孔面上。鎖緊支架螺釘，這樣刀庫的位置調(diào)整完畢。

2．機(jī)床第二參考點(diǎn)設(shè)置（換刀點(diǎn)）

在調(diào)試之前，機(jī)床回機(jī)械原點(diǎn)，執(zhí)行回零操作，一般機(jī)械原點(diǎn)高于換刀點(diǎn)。

設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，將K參數(shù)中K3.3=1 K5.5=1。輸入1326號(hào)系統(tǒng)參數(shù)Z 50，1851號(hào)參數(shù)APC置1，重新開關(guān)機(jī)，1851號(hào)參數(shù)APZ置1，再次重新開機(jī)，此時(shí)調(diào)整前的參數(shù)設(shè)置完畢。

在手輪模式下移動(dòng)Z軸，使主軸錐孔與刀柄輕微接觸，Z軸上移0.3mm，將這一位置作為Z軸第二參考點(diǎn)即換刀點(diǎn)

將換刀點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)Z向差值輸入到1241號(hào)參數(shù)Z值，機(jī)床第二參考點(diǎn)即換刀點(diǎn)設(shè)置完畢。

3．主軸定位的設(shè)置

數(shù)控機(jī)床為了完成ATC的動(dòng)作過程，必須設(shè)置主軸準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)。由于刀具裝在主軸上，切削時(shí)切削轉(zhuǎn)矩不可能僅靠錐孔的摩擦力來傳遞，因此在主軸前端設(shè)置一個(gè)突鍵，當(dāng)?shù)毒哐b入主軸時(shí)，刀柄上的鍵槽必須與突鍵對準(zhǔn)，才能順利換刀：為此，主軸必須準(zhǔn)確停在某固定的角度上。由此可知主軸準(zhǔn)停是實(shí)現(xiàn)ATC過程的重要環(huán)節(jié)。

主軸準(zhǔn)停的設(shè)定通過4031號(hào)參數(shù)設(shè)置，保證主軸凸鍵與刀柄鍵槽對準(zhǔn)。

4．換刀操作驗(yàn)證

順序執(zhí)行M80-M86指令，單步完成換刀動(dòng)作，檢查換刀動(dòng)作是否正確順利。

5．刷新刀庫

通過PMC將刀座號(hào)與刀具號(hào)設(shè)為一致，即主軸為零號(hào)刀，一號(hào)刀位對應(yīng)一號(hào)刀、二號(hào)刀位對應(yīng)二號(hào)刀。

6．參數(shù)復(fù)位

調(diào)試結(jié)束之后，要將參數(shù)復(fù)位，需要復(fù)位的參數(shù)有1320，1326，K3.3，K5.5

結(jié)語

通過對數(shù)控銑床的改造，可以完成加工中自動(dòng)換刀，經(jīng)過測試熟練操作工手動(dòng)換刀一次平均時(shí)間為19秒，而自動(dòng)換刀一次時(shí)間為6秒。對于多工序、多刀具的的產(chǎn)品生產(chǎn)可以大大提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。