加工中心刀具编程技巧与选刀应用

1.刀库的基本知识

加工中心与数控铣床最大的差异表现在刀库及其换刀装置。加工中心刀库的常见形式有：圆盘式刀库、斗笠式刀库和链式刀库。加工中心的换刀方式有机械手换刀与主轴换刀两种。圆盘式刀库和链式刀库一般采用机械手换刀，而斗笠式刀库一般采用主轴换刀，如图3-104所示。

图3-104 刀库的形式

a）圆盘式刀库 b）斗笠式刀库 c）链式刀库

刀库中刀具的选刀方式有顺序选刀与任意选刀两种，前者是将加工所需要的刀具按照预先确定的加工顺序依次安装在刀座中，换刀时，刀库按顺序转位，这种方式的控制及刀库运动简单，但灵活性差，近年来已经不常采用。后者主要是对刀库中的刀座进行编码，数控机床根据编码地址选刀，这种方式应用广泛。

任意选刀刀库按刀具编码方式的不同又分为固定地址换刀刀库和随机地址换刀刀库两类。固定地址刀库中刀具存放位置与刀座号相同且固定，从刀库中取出的刀具使用后仍还回到原来刀座，刀具号与刀座号始终一致，操作者可随时了解刀库中的装刀情况，可以根据刀具在刀库中的分布直接编写加工程序中的T指令。斗笠式刀库多采用固定地址选刀方式。随机地址刀库中存放刀具的刀号和刀座号，所以系统设置有一个刀具表，存放刀具号与对应的刀座号的关系。每次换刀动作后，刀具号放入刀座号的关系是变化的，但这种变化记忆在刀具表中，选刀指令可根据刀具表中刀具所对应的刀座号进行选刀（注意程序中的选刀指令仍然指令刀具号）。此外，操作者还能随时查询刀具表，必要时还能编辑和修改刀具表。圆盘式和链式刀库多采用随机地址选刀方式。

斗笠式刀库一般较小，可手工直接将刀具装入刀库中相应的刀座上。但大部分刀库的装刀是借助于主轴手工裝刀，然后通过换刀指令将其装入刀库。装刀操作如下：

1）先执行T××M06，××为欲换的刀具号。

2）手动将××号刀具装到主轴上。

重复上面的操作，可以继续装刀。

加工中心的换刀过程一般包括两个动作——选刀与换刀，分别对应刀具指令T××和换刀指令M06。选刀和换刀可以在一个程序段完成，也可以分散在不同的程序段完成，后者可以提高工作效率。

应当注意的是，加工中心的刀库一般由专业厂家生产，其选刀与换刀方式及指令格式取决于刀库厂家以及机床厂家的设计，因此，刀库的选刀与换刀方式必须以机床厂家的操作手册为准。

加工中心的换刀位置一般较为固定，如设置在Z轴的参考点位置（可用G28指令返回），也有专门设置的位置（一般用G30指令返回）。

2.加工中心的选刀与换刀指令

（1）斗笠式刀库的换刀 多采用固定地址换刀方式，刀具号与刀座号是固定对应的，其换刀动作是依靠刀库的横向移动与主轴的上下移动实现换刀，简称为主轴换刀方式。由于其无换刀机械手，因此选刀动作不能在换刀动作之前预选。其换刀指令与选刀指令一般编写在同一个程序段，其指令格式如下：

M06 T××；(www.xing528.com)

指令执行时，刀库首先将主轴上刀号对应的刀座转到换刀位置，并将主轴上的刀具换回刀座中，然后刀库又将指令中指定的刀具转到换刀位置，并换上主轴。

这种刀库，即使在执行M06的前面先执行T××，也不能够预选刀，最终选刀的动作还是在执行M06时执行，如果M06前面没有T××，则系统会报警。

换刀指令在程序中的编写格式如下：

（2）圆盘式和链式刀库的换刀 其多采用随机地址换刀方式，刀具号与刀座号的对应关系是随机的，但其对应关系能够被数控系统记忆住。这种刀库的换刀是依靠机械手换刀。其指令与换刀的动作为：刀具指令T××控制刀库的旋转，并将选中的刀具转至换刀工作位置，而换刀指令M06控制换刀机械手的动作，实现主轴刀具与刀库换刀位置处刀具的交换。其选刀指令与换刀指令可以在同一个程序段，也可以分开编写，选刀与换刀指令对应的动作也可以同时或分开动作。其指令格式如下：

T××M06；

指令执行时，刀库首先将T××刀转到换刀位置，然后机械手将刀库刀具与主轴刀具交换，实现T××刀具换至主轴的目的。

随机地址换刀指令在程序中的编写格式有两种：

阅读以上两种方法可以看出方法二将选刀动作与加工动作重叠，这样换刀时就不必选刀而直接换刀，提高了工作效率。

前文谈到，刀库的换刀指令与机床厂家有关，如有的刀库不仅要求Z轴必须返回换刀点，而且Y轴也必须返回换刀点，其程序格式如下：

在同一个程序段编写选刀与换刀指令时，不同厂家刀具的执行规则也可能有差异，如有的不管书写的先后顺序，均按先选刀、再换刀的规则执行。而有的则规定选刀指令必须在换刀指令执行之前编写，否则，其动作是先换刀、再选刀，如上面的程序所示。这种情况，若在M06指令执行前未编写选刀指令，则系统会报警。

技巧与禁忌：加工中心的换刀指令必须按机床厂家的编程说明书执行，否则可能不能正常换刀或出现意想不到的结果。