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盤式刀庫隨機(jī)換刀的程序設(shè)計(jì) molds.cn　　發(fā)布：2007-11-10 17:59:38　　來自：轉(zhuǎn)載　　瀏覽： 1498 次 關(guān)鍵字： 自動(dòng)刀具交換裝置（ATC）；隨機(jī)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(fù)雜的刀庫隨機(jī)換刀控制程序是比較有效的方法。 機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，機(jī)床工業(yè)的技術(shù)水平?jīng)Q定著裝備制造業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的技術(shù)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(jī)器的本身，必須用機(jī)器生產(chǎn)機(jī)器。這樣，大工業(yè)才能建立起與自己相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)，才得以自立”。我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其數(shù)控機(jī)床設(shè)備在各工業(yè)部門中應(yīng)用的整體水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定差距。為了實(shí)現(xiàn)“十一五”規(guī)劃的發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)的裝備制造業(yè)，加快機(jī)床的數(shù)控化，對(duì)各行各業(yè)尤其對(duì)于加工批量零件、關(guān)鍵零件和形狀復(fù)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(jī)床尤其是加工中心的PLC控制程序設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的。因?yàn)榧庸ぶ行淖詣?dòng)換刀的控制程序是一個(gè)比較復(fù)雜的控制過程。按自動(dòng)換刀方式通?？梢苑譃殡S機(jī)換刀和固定換刀兩種方式。如圖1，圓盤式刀庫是ATC隨機(jī)換刀典型的形式之一。其換刀機(jī)構(gòu)（ATC）通過凸輪機(jī)構(gòu)來完成整個(gè)換刀過程。換刀的動(dòng)作過程準(zhǔn)確可靠，是一種被經(jīng)常采用的刀庫。 在鏈?zhǔn)?、盤式或箱式刀庫程序設(shè)計(jì)時(shí)，通?？梢詫⒌毒呓粨Q分為兩個(gè)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(shí)際上就是指搜索和交換目標(biāo)刀具。隨機(jī)換刀是一個(gè)非常復(fù)雜的邏輯控制過程。它只對(duì)刀具進(jìn)行編碼而不對(duì)刀套進(jìn)行編碼，刀具在刀庫中的位置是隨機(jī)的。理想的隨機(jī)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(gè)過程。 1隨機(jī)換刀PLC程序設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)主要考慮搜索目標(biāo)刀具在刀庫上的刀套位置、大小刀具管理和判別、刀庫旋轉(zhuǎn)方向（目標(biāo)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(yù)選刀具（主要為了可以縮短換刀時(shí)間），從而完成目標(biāo)刀具的搜索，為刀具交換作準(zhǔn)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(jìn)制數(shù)據(jù) 格式。因此在著手編制刀庫PLC控制程序時(shí)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(zhuǎn)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(yīng)用數(shù)據(jù)檢索指令完成對(duì)目標(biāo)刀具所在刀套號(hào)的搜索；用回轉(zhuǎn)控制指令解決刀庫旋轉(zhuǎn)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(jiǎn)化一些復(fù)雜的判別和邏輯控制的程序。同時(shí)PMC控制程序還必須考慮一些必要的報(bào)警提示信息和必要的互鎖條件：比如機(jī)械手不在原位Z軸必須鎖??；刀套翻下時(shí)刀庫不得旋轉(zhuǎn)；主軸刀具未松開機(jī)械手不得交換等。隨機(jī)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(huì)發(fā)生由于刀具選錯(cuò)而使加工工件報(bào)廢的可能。 ?2 NC 宏程序 NC宏程序可以進(jìn)行賦值、判斷、比較、跳轉(zhuǎn)、各種運(yùn)算和軸運(yùn)動(dòng)指令。FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)系列的NC宏程序可以通過讀取、運(yùn)用系統(tǒng)變量( G54.0-G55.7對(duì)應(yīng)的變量號(hào)： #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(hào)應(yīng)答，非常容易地實(shí)現(xiàn)了大小刀具的隨機(jī)換刀；通過對(duì)機(jī)床數(shù)據(jù)的設(shè)定可以非常容易地使得軸移動(dòng)到固定換刀點(diǎn)；可以定義不同的M 輔助功能代碼與PMC控制程序有機(jī)結(jié)合激活每一步換刀動(dòng)作，整個(gè)換刀執(zhí)行過程之間的復(fù)雜關(guān)系就十分簡(jiǎn)單明了。使用系統(tǒng)變量和機(jī)床參數(shù)不僅是一個(gè)非常有效簡(jiǎn)捷的方法，而且可以簡(jiǎn)化PMC控制程序設(shè)計(jì)，最終共同完成復(fù)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(jī)換刀宏程序 09002 N010 #101=#4001 (存儲(chǔ)當(dāng)前G00/01/02/03狀態(tài)) ; N020 #102=#4002 (存儲(chǔ)當(dāng)前G17/G18/G19狀態(tài)) ; N030 #103=#4003 (存儲(chǔ)當(dāng)前G90/91狀態(tài)) ; N035 IF[#1001 EQ 1] GOTO 270 ??； #1001：FANUC 系統(tǒng)變量號(hào)，對(duì)應(yīng)PMC G54.1 N060 G91G30 P2 Z0 M19???????? ； Z到第一換刀點(diǎn), 參數(shù)#1241, 主軸定位,參數(shù)#4077 N070 M87 ?????????????????????； 進(jìn)入換刀模式 N080 M80????????????????????? ； 刀套倒刀 N090 G04 X1?????????????????? ； 延時(shí) 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(hào)，對(duì)應(yīng)PMC 54.0 N150 #4=#4120 ????????????； # 4120:FANUC 模態(tài)信息的系統(tǒng)變量號(hào),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(shí) 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(fù)G代碼 N255 M88??????????????????? ； 換刀結(jié)束 N260 M99;??????????????????? ； 子程序返回 N270 #3000=1??? ；#3000:FANUC 宏報(bào)警系統(tǒng)變量號(hào) 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(dāng)[#1000 EQ 0]時(shí)完成對(duì)小刀與小刀或大刀與大刀的一次交換；當(dāng)[#1000 EQ 1]時(shí)完成對(duì)小刀與大刀或大刀與小刀的二次交換，因?yàn)樵摫P式刀庫機(jī)械手拔刀到位時(shí)無檢測(cè)信號(hào)裝置。宏程序中的主軸準(zhǔn)停位置、換刀固定點(diǎn)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(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。 3結(jié)束語 隨機(jī)換刀的控制過程是比較復(fù)雜的。將宏程序與PLC程序有機(jī)結(jié)合使得機(jī)床的換刀過程控制更為方便、簡(jiǎn)捷。PLC控制程序設(shè)計(jì)沒有固定的模式。參考吸收他人好的設(shè)計(jì)思路，經(jīng)過自己的理解動(dòng)手編制，并在數(shù)控機(jī)床上通過調(diào)試才會(huì)有更深刻的體會(huì)。 參考文獻(xiàn) [1]吳祖育，秦鵬飛主編.數(shù)控機(jī)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.