數控車床刀塔原理及改造

【摘要】本文主要介紹電動刀塔的結構和液壓刀塔的改造。MJ-460數控刀塔原采用的電動刀塔，發生故障后，嚴重影響生產，采用國產液壓刀塔成功地實現了進口意大利DUPLOMATIC電動刀塔的國產化改造，而且早期引進的數控車床刀塔大部分已經到達使用壽命，本次改造極大的提高了生產效率。

【關鍵詞】刀塔；控制方式；可編程控制器

1.數控車床刀塔改造

MJ-460數控刀塔原采用的電動刀塔故障后，嚴重影響生產的情況，尤其是早期引進的數控車床刀塔大部分已經到達使用壽命，改造極大的提高了生產效率。

1.1 液壓刀塔的工作原理及控制方式

結合圖1.1舉例說明一個8工位液壓刀塔的工作原理。例如由一號刀換到四號刀。電磁閥A通電，刀盤松開。確認刀盤鎖緊信號G沒有感應，（刀盤已松開）電磁閥B通電液壓馬達帶動刀盤開始旋轉。開始刀位信號檢測，當刀塔到達四號刀時，通過軟件進行奇偶校驗檢測正確，電磁閥B立即斷電刀塔旋轉停止。

電磁閥A斷電刀盤鎖緊，刀盤鎖緊信號G得到，確認刀盤鎖緊，換刀過程結束[1]。

1.2 液壓刀塔的控制方式

該液壓刀塔的刀號識別：三個接近開關的狀態排列組合代表不同的刀號，根據接近開關的狀態確認當前的刀位。并通過相應電磁閥來執行控制的動作。（如表1.2是刀號與接近開關的對應關系表）

2.數控車床刀塔PMC控制程序編寫

2.1 PMC編寫過程

（1）將數控機床的PMC程序，使用CF卡從數控機床的ROM中傳出。

（2）將PMC中原來的刀塔控制部分刪除，重新編寫刀塔的控制程序。

（3）將編寫好的程序重新傳入機床，對機床進行調試。使之符合要求，完成改造任務。

2.2 機床的PMC硬件

FANUC 0i-MA數控系統的控制單元有內置的I/O卡，用于機床各檢測元件信號的采集和控制各種氣、液壓閥組件，指示燈等的動作。

在控制單元內置的I/O卡，其輸入點的點數為96點，輸出點點數為64點。如輸入輸出數量未能滿足要求時，就需要通過控制單元上的I/O LINK擴展I/O單元來滿足使用的要求，并在編寫PMC程序時，對各I/O設備的地址進行分配。

2.3 FANUC PMC的接口

PMC與控制伺服電動機和主軸電動機的系統部分，以及與機床側輔助電氣部分的接口關系（如圖2.1所示）。

PMC與普通的PLC的主要區別為：該裝置全稱為可編程機床控制器并且將PMC的信號分別處理后，與數控系統通信，從PMC送給數控系統的信號為G信號，從數控系統讀取的信號為F信號，另外由于該機床未使用I/O LINK，所以機床側輸入到PMC信號從X1000開始，PMC的輸出信號從Y1000開始。

3.梯形圖解讀

圖3.1-3.4為數控車床刀塔控制梯形圖。

圖3.2程序主要功能是將刀塔的各個接近開關的狀態，以每個掃描周期為頻率將刀盤的刀號和其他狀態以數據傳送的形式傳送至中間寄存器R0105中，這段程序較好的應用了數據傳送這個功能塊，避免將刀塔每個X值以一條程序的方式逐一編寫，簡化了程序的編寫方式。

功能塊中8個1是將X1005的每一位狀態都傳送至R0105中。并且將R0105的狀態相應的變化反應給中間寄存器R570中準備下一步工作。

圖3.3程序表明當機床準備好后，將R570的前4位和第7位狀態傳送給中間寄存器R502同時把R570傳送給R503。

圖3.4程序主要應用的是譯碼功能塊，當中間寄存器R503中的數據與譯碼器中設定的值相等時譯碼輸出，R200.1為刀塔一號刀輸出確認。

4.結論

刀塔是數控機床的重要組成部分，刀塔的改進使制造業效率提高。

本文以刀塔的組成及功能、PMC程序等為理論基礎，介紹和分析了如何針對MJ-460數控刀塔的實際情況進行的改造。并將它們與實際應用靈活結合。介紹了很多數控機床及刀塔的知識，同時也側面講述了一些刀塔故障診斷與維修的經驗。

參考文獻

[1]盛伯浩.機床的現狀與發展[M].北京：機械工業出版社， 2005.

[2]關穎.數控車床[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2005.

[3]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2004.

[4]張平格.液壓傳動與控制[M].北京：治金工業出版社， 2004.

作者簡介：韓慶華（1963—），遼寧沈陽人，高級工程師，副教授，長期從事電工電子技術、PLC控制方面的教學工作和培訓工作。