数控铣床没有自动换刀功能，当大批量生产零 件且需要多把刀具加工完成时，就需要频繁进行手 动换刀，势必会降低生产效率；而在数控铣床上加 装刀库后形成的加工中心却可以解决此问题。

1斗笠式刀库的机械安装与调试

加工中心刀库有很多种，斗笠式刀库又称无机 械手的盘式刀库，因其机械结构简单，成本较低，而 且换刀过程容易控制，此次升级改造过程中使用的 就是斗笠式刀库。

改造前的数控铣床立柱侧面已经预留了加装刀 库使用的6个M24的螺纹孔，孔水平间距为100 mm， 竖直间距为200 mm;主轴中心距离立柱中心间距为 120 mm，购买12刀位的斗笠式刀库，并按尺寸设计 立柱和刀库之间的连接部分，如图1所示。

安装后，首先利用百分表，检测刀库和加工中 心的X坐标轴和Y坐标轴的平行度，并做相应调整， 使其平行度控制在0.02 mm以内；将主轴装上刀柄， Z轴下降到合适位置，手动使刀库前移至和主轴中心 线一致的位置，调整刀库传感器的位置，使其在此 位置的刀库前位检测信号（X8. 3)被接通。并把此 位置处Z轴的坐标值记录在参数1241中，作为第二 参考点，即换刀点。

2斗笠式刀库的气动控制回路安装、连接与调试 购买的斗笠式刀库前进和后退的动作是靠直线 气缸实现的，前进和后退停止的准确位置由刀库前位传感器和原位传感器控制，在机床刀库出厂时，刀 库厂家已经设计好，作者只需要进行相应的接线和 位置调整即可。图2是改装后的加工中心启动原理 图，根据此原理图进行新加“刀库”和“气冷”气 动控制回路的安装、连接和调试，使其满足换刀和气 冷的控制要求。

4用M06指令实现对换刀过程的控制

1. 1换刀参数设置

目前，加工中心换刀一般采用Txx M06指令进行 控制，只要将系统参数6071设定为6，即当执行M06 时就调用换刀宏程序，实现换刀控制。编辑完换刀 宏程序09001之后，为防止操作人员误将换刀宏程 序删除和修改，可通过将参数#3202的#4 (NE9)设 成1对换刀宏程序09001进行保护。

4.2换刀宏程序

(1) 换刀宏变量说明

#1000 (G54#0):判断指令T代码和主轴上的刀 号是否一致，若一致#1000 =1

#1001 (G54#1):判断指令T代码是否为零，若 为 T0，贝ij#1001=1

#1002 (G54#2):判断主轴上是否有刀。若没有 刀，贝|J#1002 =1

#1003 (G54#3):判断刀套号和主轴刀号是否一 致。若一致，则#1003 =1

(2) 换刀宏程序 09001 (Txx M06)

IF [#1000EQ1] G0T0 1;(如果所选择的刀具在

主轴上，换刀结束）

#3003 =1;(自动换刀时，程序单段功能失效） #100=#4003;(通过#100 设定是 G90/G91)

#101 =#4006;(通过#101 设定是 G21/G20)

IF [#1002 EQ 1] GOTO 2 ;(主轴没有刀具，则

直接进行抓刀控制）

G91G30Z0; (Z轴返回第二参考点，即换刀点， 由参数1241决定）

M19;(主轴准停，定向角度由参数4077控制）

IF [#1003 EQ1] GOTO 5 (主轴刀具和换刀位置 刀套号一致）

GOTO 4

N2 G91 G28 Z0 M19

N4M56;(刀盘旋转，把所要换的刀转到换刀位置) N5M54;(刀盘向右到换刀位置，靠近主轴）

G4 X1;(延时 1 s)

M52;(主轴松刀，吹气）

G91G28Z0M19; (Z轴返回参考点，准停） M19;(主轴准停，定向角度由参数4077控制） IF [#1001 EQ 1] GOTO 3;(主轴有刀，换刀指 令为T0时，还刀后不进行抓刀控制）

M56;(刀盘旋转，把所要换的刀转到换刀位置） G91G30Z0; (Z轴回换刀点，参数1241控制） N3M53;(刀具夹紧）

M55;(刀盘向左退回到初始位置，远离主轴） G#100;(恢复G90模式或者G91模式）

G#101;(恢复到公制G21或者英制G20)

#3003 =0;(恢复程序单段运行功能有效）

N1 M99;(换刀程序结束）

4.3刀库控制相关PMC点位分配 X4. 2为刀具松开到位开关信号；

X4. 6为刀具夹紧到位开关信号；

X5.0为刀库计数信号；

X4. 4为刀库右位检测信号（靠近主轴）；

X4. 5为刀库左位检测信号（远离主轴）；

Y5. 1为刀盘向右输出（靠近主轴）；

Y2. 7为刀盘向左输出（远离主轴）；

Y5. 2为主轴松刀输出；

Y7. 4为刀盘反向旋转输出；

Y7. 7为刀盘正向旋转输出。

4. 4斗笠式刀库换刀PMC程序编制

按照换刀流程编写换刀控制PMC程序，主要包 括M代码（M52~M55)的译码、刀具码识别控制、 刀库正反转、刀库取刀和还刀控制等几部分。其中， D0为主轴刀号、D6为刀库容量、D2为当前刀套号。 限于篇幅原因，文中没有编写手动换刀控制程序，自 动换刀控制梯形图程序如图4一8所示。

MSG( “编程刀具大于刀位”

G4F2

M17

END4

MSG( “编程刀具小于或等于零”

G4F2

M17

1.4.6刀具旋转及定位程序（原理在第1.4. 4节中已 说明）

刀具旋转因为是当作系统的一个主轴来处理的， 所以只需要在零件加工程序中出现正反转和停止的M 代码即可。但需要设置参数N35000 ¥ MA_SPIND_ ASSIGN_TO_MACHAX [AX6] = 3

即M3 =3，S=XXX，其中：M3表示动力刀具轴，3 表示正转，XXX表示转速；

M3 =4, = XXX，其中：M3表示动力刀具轴，4表 示反转，XXX表示转速；

M3 =5,其中：M3表示动力刀具轴，表示动力刀 具轴停止，刀具旋转结束；

SPOS [3] =XXXX，SPOS [3]表示动力刀具轴定 位，XXXX表示定位的角度。

1.4.7刀具扭力控制

刀塔上的S11传感器在正常状态下为ON，如果 动力刀塔在工作的过程中S11感测器为OFF，说明刀 塔负荷过载，伺服驱动器被切换至SERVO OFF状态， 所有程序动作止。

2结束语

应用单一伺服马达，经由控制机构分别驱动刀 盘换刀与驱动动力刀具，有较低的投资成本与较少 的维修保养，可靠度较高；也因为较少的干涉可能而 有较高的应用性。配套此动力刀塔的机床具有车、 铣、钻削及攻丝多种功能，减少工件的装卡次数，提 高零件的加工精度，节省了大量的人工成本，取得非 常好的经济效益。

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