基于vfp的加工中心刀庫管理系統(tǒng)設(shè)計

基于vfp的加工中心刀庫管理系統(tǒng)設(shè)計

0自動換刀裝置加工中心是實現(xiàn)多工藝連續(xù)加工的重要設(shè)備。其結(jié)構(gòu)和管理制度的設(shè)計是設(shè)計和制造高性能加工中心的關(guān)鍵之一。加工中心刀庫的換刀過程較為復(fù)雜,動作多,動作間的相互協(xié)調(diào)關(guān)系多,因而自動換刀系統(tǒng)性能的好壞直接影響加工中心加工效率的高低。我國許多數(shù)控加工中心的自動換刀裝置現(xiàn)在大多仍采用傳統(tǒng)的刀座編碼式或刀具編碼式來實現(xiàn)選刀,這些選刀方式存在著需要要加裝刀具或刀套編碼識別裝置,從而使機構(gòu)過于龐大復(fù)雜等缺點。以V400加工中心刀庫管理系統(tǒng)設(shè)計為例,對加工中心刀庫設(shè)計的整體過程做介紹,并采用計算機記憶方法完成刀庫選刀功能。1刀庫的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1刀庫的方案設(shè)計在設(shè)計的初始階段需要充分分析所設(shè)計刀庫的一些重要信息。主要包括:刀庫的容量,刀具的類型,刀庫的結(jié)構(gòu)形式,刀庫的布局形式,刀庫的傳動系統(tǒng),刀庫的換刀時間,刀庫管理方式等見圖1.在方案設(shè)計中需要討論刀庫的結(jié)構(gòu)方案、刀庫在機床中如何布置、刀庫的傳動系統(tǒng)方案和刀庫的管理方案,在充分比較各方案是否滿足設(shè)計需求后,對各方案進行選擇和優(yōu)化,最終確定出一個能滿足需求、可靠、經(jīng)濟的設(shè)計方案。1.2刀庫驅(qū)動力的計算V400刀庫的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計包括刀庫傳動方式的選擇,傳動機構(gòu)的設(shè)計計算,刀庫驅(qū)動電動機的選擇,刀套的選擇設(shè)計等。其中,刀庫的驅(qū)動力矩計算是個關(guān)鍵問題,本次設(shè)計刀庫容量為20,故采用盤式結(jié)構(gòu)刀庫。刀柄型號BT40,于是可以選擇出相應(yīng)的刀套直徑為80mm,刀套間隔為20mm,確定刀套的間距20mm后,就可以計算出刀具的回轉(zhuǎn)半徑R0.由2πR0=20×(80+20)=2000mm,計算出R0≈318mm于是可以根據(jù)刀盤的半徑和刀具的重量估算出刀庫所需驅(qū)動力矩。如圖2所示,刀庫軸線水平放置時,最大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)在圖2(a)所示情形。根據(jù)工藝要求所需的各種刀具,確定每個刀具的(包括刀柄)平均重量WCP,而其重心則設(shè)定為離刀庫回轉(zhuǎn)中心2/3半徑處進行估算。實際計算中可以按加工中心規(guī)定的最大刀具重量Wmax,采用將三把刀庫中最重的刀具如圖圖2(b)所示的布置情況來估算刀庫所需驅(qū)動力矩,其重心則設(shè)為離刀庫回轉(zhuǎn)中心半徑處。估算完驅(qū)動力矩后應(yīng)校核刀庫所要求的換刀時間是否能達到設(shè)計需求。除此之外刀庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計中還需要仔細(xì)考慮換刀的方式,換刀的機構(gòu)等問題。2刀具識別裝置順序選刀和隨機選刀方法是加工中心自動選刀常用的兩種方法。其中,順序選刀刀庫的利用率較隨機選刀低,而且人工裝刀操作必須十分謹(jǐn)慎,如果刀具在刀庫中的順序發(fā)生差錯,將會造成設(shè)備質(zhì)量事故。隨機選刀方法是根據(jù)指令要求任意選擇所需要的刀具,這時必須有刀具識別裝置。刀具在刀庫中不必按照工件的加工順序排列,可任意存放。每把刀具(或刀座)均編上代碼,自動換刀時,刀庫旋轉(zhuǎn),每把刀具都經(jīng)過刀具識別器接受識別,當(dāng)?shù)毒叽a與CNC指令代碼相符時該刀具被選中,刀庫旋轉(zhuǎn)將刀具送到換刀位置,等待機械手來抓取。隨機選刀的優(yōu)點是刀庫中刀具的排列順序與加工順序無關(guān),相同的刀具可以重復(fù)使用,但這種選刀方式需要加裝刀具或刀套編碼元件、從而使機構(gòu)過于龐大復(fù)雜等缺點。本V400加工中心刀庫采用計算機記憶式選刀方式,利用編程方法完成軟件選刀功能。該方法是將刀具號和刀庫上的存刀地址對應(yīng)記憶在計算機存儲器內(nèi),無論刀具放在哪個地址,均可跟蹤記憶,利用換刀位置檢測裝置,可測得每一刀具的地址。因此,刀具就無需編碼元件,便可任意存取,從而使換刀控制也大為簡化。3軟件版本4.00刀庫管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1合理插設(shè)刀具刀號建立一個模擬刀庫的刀號數(shù)據(jù)表TABLE,如圖3中的表序號(即內(nèi)存地址號)與刀座編號依次對應(yīng)。每個表序號內(nèi)的內(nèi)容就是序號相同的刀座中所插入的刀具的刀號。首地址TAB單元內(nèi),固定存放插在主軸內(nèi)的刀具的刀號,TAB+1-TAB+19單元內(nèi)存放相同的刀座所插刀具的刀號。每次刀庫旋轉(zhuǎn)定位并交換刀具后,相關(guān)表序號內(nèi)的刀號跟著改變,使TABLE始終是刀庫中刀座號及刀號的一種映象如圖3.3.2軸類刀座的刀庫停轉(zhuǎn)本刀庫刀具的識別由計算機完成,當(dāng)計算機接到T指令后,便檢索刀號數(shù)據(jù)表庫,把換刀號對應(yīng)表序號傳給PLC,并同時通知PLC開始換刀。換刀時,刀庫定位后處于換刀位置的為某號刀座。刀具交換后,該號刀座內(nèi)的新刀插入主軸內(nèi),主軸內(nèi)用過的舊刀插回處于換刀位置的該號刀座內(nèi)。該號刀座定義為現(xiàn)在刀座PT(PresentTool),將PT的編號存入一個現(xiàn)在刀座計數(shù)器PTC(PresentToolCounter)內(nèi)。刀庫每轉(zhuǎn)過一個刀座便產(chǎn)生一個脈沖,當(dāng)?shù)稁煺D(zhuǎn)時,使計數(shù)脈沖加1,當(dāng)?shù)稁旆崔D(zhuǎn)時,使計數(shù)脈沖減1,然后判斷設(shè)定值,即換刀號刀座號與當(dāng)前刀座號是否一致,當(dāng)計數(shù)值等于目標(biāo)刀座OT(ObjectTool)時刀庫刀盤停轉(zhuǎn),機械手準(zhǔn)備換刀;不一致則刀庫繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到判斷為一致為止?？刂瞥绦蛄鞒倘鐖D4.在測知刀庫已換刀完畢后,則要通過軟件修改計算機內(nèi)部的刀號數(shù)據(jù)表庫,使相應(yīng)刀號表單元中的刀號與交換后的刀號相對應(yīng),修改刀號表的流程如圖6所示。4刀庫結(jié)構(gòu)、傳動機構(gòu)設(shè)計加工中心刀庫設(shè)計的主要內(nèi)容包括設(shè)計需求分析,刀庫的各組成部分方案設(shè)計,刀庫結(jié)