设计分析・ 三菱盘式刀库加工中心机床控制设计 章 俊（武汉利德工业技术服务有限公司，湖北武汉４３００００） 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Ｍ６ＯＳ；加工中心；盘式刀库；机械手；大直径刀；换刀 １圆盘式刀库大端面刀换刀问题分析和设计 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； 先将原大刀刀套中的小刀换到主轴 首先，圆盘式刀库换刀只需要将目标刀与主轴到交换，它不 主轴大刀和刀库小刀交换，一次性换 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 上，在将小刀与小刀交换；主轴大刀和刀库大刀交换，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￣ＵＭ０６命令时，ｚ轴回到第二参考点主轴准停定位＿＞机 械手刀臂旋转抓刀一＞气缸松刀一＞刀臂旋转换刀－＞汽缸紧刀一＞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Ｉｓ．ＡＴＣ ＫｌＪ方向寻找， 通过指令Ｅｓ．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．ＡｒＣ 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ｌｌ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ＴＯ 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 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Ｍ１００Ｏ～Ｍ１００８。利用比较的结果Ｍ１ｏ００～ｍ００８判断目前换刀 的状态，将结果送入Ｍ６００￣Ｍ６０３。Ｍ６ＯＯ：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。 ［参考文献］ ［１］张俊勇，赵ｑ，Ｎ．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．２ｏｌｏ（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）．