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盤式刀庫隨機換刀的程序設計
molds.cn 發(fā)布：2007-11-10 17:59:38 來自：轉載 瀏覽： 1498 次
關鍵字：
自動刀具交換裝置（ATC）；隨機換刀；數(shù)據(jù)刷新；
摘 要：
采用PLC控制程序和宏程序（固定換刀循環(huán)程序）組成的兩部分完成復雜的刀庫隨機換刀控制程序是比較有效的方法。
機床是制造機器的機器，機床工業(yè)的技術水平?jīng)Q定著裝備制造業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟的技術水平。馬克思在《資本論》中有一段論述：“大工業(yè)必須掌握這特有的生產(chǎn)資料，即機器的本身，必須用機器生產(chǎn)機器。這樣，大工業(yè)才能建立起與自己相應的技術基礎，才得以自立”。我國數(shù)控技術及其數(shù)控機床設備在各工業(yè)部門中應用的整體水平與工業(yè)發(fā)達國家相比還有一定差距。為了實現(xiàn)“十一五”規(guī)劃的發(fā)展目標，進一步發(fā)展我國的裝備制造業(yè)，加快機床的數(shù)控化，對各行各業(yè)尤其對于加工批量零件、關鍵零件和形狀復雜零件的行業(yè)，如航空、電力、船舶、模具制造業(yè)等都具有十分重要的意義。
數(shù)控機床尤其是加工中心的PLC控制程序設計是比較復雜的。因為加工中心自動換刀的控制程序是一個比較復雜的控制過程。按自動換刀方式通常可以分為隨機換刀和固定換刀兩種方式。如圖1，圓盤式刀庫是ATC隨機換刀典型的形式之一。其換刀機構（ATC）通過凸輪機構來完成整個換刀過程。換刀的動作過程準確可靠，是一種被經(jīng)常采用的刀庫。
在鏈式、盤式或箱式刀庫程序設計時，通?？梢詫⒌毒呓粨Q分為兩個步驟，T命令主要完成搜索刀庫中的刀具，M命令完成刀具的交換，使主軸上更換新的刀具。因此，刀具交換實際上就是指搜索和交換目標刀具。隨機換刀是一個非常復雜的邏輯控制過程。它只對刀具進行編碼而不對刀套進行編碼，刀具在刀庫中的位置是隨機的。理想的隨機換刀控制通常包括圓盤式刀庫PLC控制程序和宏程序（固定循環(huán)換刀程序）兩部分組成。PLC控制程序根據(jù)T碼完成搜索刀庫中的刀具，NC宏程序完成刀具交換的整個過程。
1隨機換刀PLC程序設計
以XH716加工中心（FANUC 數(shù)控系統(tǒng)）圓盤式刀庫為例，刀庫刀具交換的PMC控制程序設計主要考慮搜索目標刀具在刀庫上的刀套位置、大小刀具管理和判別、刀庫旋轉方向（目標刀套最短路徑）的判別、刀具數(shù)據(jù)的刷新和管理以及可預選刀具（主要為了可以縮短換刀時間），從而完成目標刀具的搜索，為刀具交換作準備。無論是西門子（SIEMENS）數(shù)控系統(tǒng)還是發(fā)那科（FANUC）數(shù)控系統(tǒng)，它們接受的T碼都是二進制數(shù)據(jù) 格式。因此在著手編制刀庫PLC控制程序時首先考慮好選用功能指令的數(shù)據(jù)格式。這樣就能保證正確選用功能指令，避免功能指令數(shù)據(jù)格式的不一致性。
PMC有很多類型，如SA1 、SB7等，要正確理解PMC已有的回轉控制如圖2、數(shù)據(jù)檢索如圖3、邏輯乘如圖4和變址修改如圖5等功能指令的用途，充分掌握合理應用數(shù)據(jù)檢索指令完成對目標刀具所在刀套號的搜索；用回轉控制指令解決刀庫旋轉最短路徑的判別；用邏輯乘和變址修改指令完成刀具交換后的數(shù)據(jù)刷新；用比較指令解決大小刀具的判別，這樣就可以比較容易簡化一些復雜的判別和邏輯控制的程序。同時PMC控制程序還必須考慮一些必要的報警提示信息和必要的互鎖條件：比如機械手不在原位Z軸必須鎖??；刀套翻下時刀庫不得旋轉；主軸刀具未松開機械手不得交換等。隨機換刀要防止杜絕發(fā)生刀具交換不正確的亂刀現(xiàn)象，否則會發(fā)生由于刀具選錯而使加工工件報廢的可能。
?2 NC 宏程序
NC宏程序可以進行賦值、判斷、比較、跳轉、各種運算和軸運動指令。FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)系列的NC宏程序可以通過讀取、運用系統(tǒng)變量( G54.0-G55.7對應的變量號： #1000-#1015；)將PMC程序中大小刀具交換的條件狀態(tài)位作為換刀宏程序判斷跳步執(zhí)行的條件，通過用戶宏程序和PMC之間的信號應答，非常容易地實現(xiàn)了大小刀具的隨機換刀；通過對機床數(shù)據(jù)的設定可以非常容易地使得軸移動到固定換刀點；可以定義不同的M 輔助功能代碼與PMC控制程序有機結合激活每一步換刀動作，整個換刀執(zhí)行過程之間的復雜關系就十分簡單明了。使用系統(tǒng)變量和機床參數(shù)不僅是一個非常有效簡捷的方法，而且可以簡化PMC控制程序設計，最終共同完成復雜的刀具交換的過程。??????????????????????????????????????????????????????
下面是以XH716/XH718加工中心（FANUC 數(shù)控系統(tǒng)）為例的隨機換刀宏程序
09002
N010 #101=#4001 (存儲當前G00/01/02/03狀態(tài)) ;
N020 #102=#4002 (存儲當前G17/G18/G19狀態(tài)) ;
N030 #103=#4003 (存儲當前G90/91狀態(tài)) ;
N035 IF[#1001 EQ 1] GOTO 270 ??； #1001：FANUC 系統(tǒng)變量號，對應PMC G54.1
N060 G91G30 P2 Z0 M19???????? ； Z到第一換刀點, 參數(shù)#1241, 主軸定位,參數(shù)#4077
N070 M87 ?????????????????????； 進入換刀模式
N080 M80????????????????????? ； 刀套倒刀
N090 G04 X1?????????????????? ； 延時
N100 M82????????????????????? ； ATC扣刀
N110 M83 ?????????????????????； 主軸松刀
N120 M84????????????????????? ； ATC交換刀具
N125 M85????????????????????? ； 主軸緊刀
N130 M86??? ??????????????????； ATC回原位
N140 M81????????????????????? ； 刀套回刀
N145 IF [#1000 EQ 0] GOTO 250? ?； #1000：FANUC 系統(tǒng)變量號，對應PMC 54.0
N150 #4=#4120 ????????????； # 4120:FANUC 模態(tài)信息的系統(tǒng)變量號,讀入的T碼賦給#4
N160 T#4????????????????????? ； 將賦給#4的T碼再賦給T
N180 M80???????????????????? ； 刀套倒刀
N190 G04 X1?????????????????? ； 延時
N200 M82???????????????????? ； ATC扣刀
N210 M83???????????????????? ； 主軸松刀)
N220 M84???? ????????????????； ATC交換刀具
N225 M85???????????????????? ； 主軸緊刀
N230 M86?????????? ??????????； ATC回原位
N240 M81???????????????????? ； 刀套回刀
N250 G#101 G#102 G#103?????? ； 恢復G代碼
N255 M88??????????????????? ； 換刀結束
N260 M99;??????????????????? ； 子程序返回
N270 #3000=1??? ；#3000:FANUC 宏報警系統(tǒng)變量號 顯示屏顯示 M6 WITHOUT T CODE
N280 M99???????????????????? ；子程序返回
根據(jù)系統(tǒng)變量[#1000]的狀態(tài)，當[#1000 EQ 0]時完成對小刀與小刀或大刀與大刀的一次交換；當[#1000 EQ 1]時完成對小刀與大刀或大刀與小刀的二次交換，因為該盤式刀庫機械手拔刀到位時無檢測信號裝置。宏程序中的主軸準停位置、換刀固定點無論是FANUC數(shù)控系統(tǒng)還是SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)都可以通過機床參數(shù)進行設定。
3結束語
隨機換刀的控制過程是比較復雜的。將宏程序與PLC程序有機結合使得機床的換刀過程控制更為方便、簡捷。PLC控制程序設計沒有固定的模式。參考吸收他人好的設計思路，經(jīng)過自己的理解動手編制，并在數(shù)控機床上通過調試才會有更深刻的體會。
參考文獻
[1]吳祖育，秦鵬飛主編.數(shù)控機床.上?？萍汲霭嫔?2000.
[2]北京發(fā)那科編譯. FANUC-梯形圖語言編程說明書.