非標數控加工中心對刀庫的要求重點在高速與高可靠性，論述了加工中心直取式飛碟刀庫的設計機理及結構，設計了絕對式刀庫程序，優化了換刀過程，并結合鋁材3軸加工中心進行了實際使用。結果表明，程序可靠性與換刀準確性都很高，達到了非標設備廠家的加工要求。

針對國內制造業高精度、產品工業設計復雜程度的增加以及非標制造設備行業的快速發展，對非標高速加工中心的需求越來越多，快速性、可靠性等性能要求也越來越高。高速加工中心作為數控機床的核心，其高速、高效、高精度等性能，在高精度制造業設備中占有不可替代的地位，國內許多非標數控機床廠的設計和開發能力具有國際水平或接近國際水平。

然而國內許多非標設備制造企業在高速主軸與高速進給的前提下提出對高品質高速加工中心提出更高的換刀要求，我國已成功開發高速飛碟式換刀程序和系統的設計。

本文采用臺灣東元交流伺服驅動器和臺安飛碟刀庫進行改裝高速非標主軸，并對系統進行了設計，對刀庫程序進行了開發。

1、非標刀庫系統簡介

PYA系列高速加工中心，是自主開發研制的高速非標加工中心機床，主要針對鋁型材非標加工，主軸轉速15000r/min，主軸額定扭矩52N·m，X軸快速移動速度為60m/min，Y、Z軸快速移動速度均為48m/min，X、Y、Z此3軸進給速度均為36m/s。

飛碟式刀庫的結構如圖1所示，它是由回轉體和分布其上面的刀夾單元及伺服驅動電機等組成。通過i=1∶89的擺線針輪減速機進行刀庫的回轉驅動。刀庫伺服驅動器采用東元JSDAP-30交流伺服驅動器，配套伺服電機采用JSMA-PSC08A7（功率為0.75kW，力矩為2.39N·m，轉速3000r/min，額定電流5A，輸出電壓0~230V，編碼器規格為17BIT絕對編碼器），刀庫采用臺安飛碟式16位刀庫，飛碟式刀庫采用液壓驅動進行直取式抓刀，伺服電機驅動進行到位查詢，采用絕對式編碼器對刀位進行檢測。

圖1刀庫結構示意

2、系統控制設計

2.1伺服驅動器參數設定

采用東元伺服驅動器進行刀庫系統設計，設定伺服驅動器為刀庫控制模式，伺服電機控制為有剎車模式，剎車采用24V直流供電，伺服驅動器參數設定決定系統的工作模式，具體參數設定過程按照圖2參數設定過程進行設定。其中加減速設定要求啟動和制動比較平滑，沒有過沖現象。

換刀旋轉速度最大設定為3000r/min，結合系統要求，PYA系列加工中心的換刀速度設定為1500r/min，剎車延遲和動作時間分別為66.67μs，刀庫數量為16，刀盤減速比的設定按照現場調試過程中的刀位定位情況進行調整，本系統設定為80。

圖2參數設定

2.2刀庫系統宏程序設計

為避免在調用刀庫過程中出現調用混亂，同時絕對式飛碟刀庫退刀采用機械式退刀，退刀偏心擠壓行程大約在10mm左右，退刀速度分為兩種，擠壓退刀時采用低速，以免過大的機械沖擊造成設備的損壞，其換刀宏程序程序如下：

2.3系統編程思想

非標快速刀庫程序的PMC程序編寫前提是必須了解飛碟式刀庫的工作原理和刀庫的動作過程，本程序按照PYA系列加工中心非標快速刀庫的要求進行編寫，不同的非標高速加工中心，刀庫不同，工作原理基本相似，PYA系列高速加工中心機床具體換刀過程參考圖3。

圖3飛碟式快速刀庫換刀過程

2.4PMC程序的設計

按照換刀要求及換刀過程，針對快速刀庫的要求，編寫了PMC程序，此程序適合于FUNAC0imateMD系統。進過現場調試，飛碟絕對式快速刀庫的PMC程序如下：

3、小結

本刀庫程序開發完成后，已經在PYA系列數控加工中心上應用，達到了合作開發設計的目的，換刀速度與國外同類高速加工中心產品的水平相當，其性能可靠，換刀過程平穩，換刀過程無過沖，運動平衡無沖擊，該系列非標高速加工中心的加工速度有了很大的提高，提升了國產化率和自主開發的能力指數，降低了生產成本，對加工中心刀庫設計有一定參考價值，值得推廣