友嘉臥式加工中心FMH800是江西洪都航空工業(yè)集團有限責任公司的重要設備，采用SINUMERIK 840D pi控制系統(tǒng)„機床僅配置了鏈式刀庫和機械手換刀裝置，刀庫容置60把，但機床并未配置自動換刀的NC/PLC控制程序，從該機床開始使用以來，一直使用手動換刀。在零部件控加工過程中需要多次手動更換刀具，從而導致?lián)Q刀效率低下„為了提高換刀效率，縮短整體加工時間，我公司決定恢復其自動換刀功能。
1自動換刀方案選擇
1.1傳統(tǒng)刀庫管理功能
傳統(tǒng)刀庫管理功能(B卩用戶編寫的刀庫管理功飽可分為三部分:人機界面，備刀(刀庫的運動，換刀(機械手的運動。
由于西門子840D系統(tǒng)具有良好的開放性，允許機床廠家將自己的專有技術加入到系統(tǒng)當中，并提供適合特殊應用的顯示界面、更方便的操作方式、更簡單的加工參數(shù)調整等功能，使其與標準系統(tǒng)無縫連接„
1.2西門子840D的刀庫管理功能
西門子840D提供了標準的刀庫管理功能，相比于傳統(tǒng)的刀庫管理功能，除了具備傳統(tǒng)的刀庫管理功能外，還具有以下優(yōu)點：
(D刀庫管理適用范圍廣；Q換刀靈活；0換刀過程透明；§實現(xiàn)刀具壽命監(jiān)控：0刀庫配置容量大：@大小刀管理。
綜合比較兩個方案,文章決定使用西門子840D的標準刀庫管理功能來實現(xiàn)本機床的自動換刀功能。
2刀庫機械手結構與數(shù)控系統(tǒng)配置
2.1刀庫機械手結構
該機床刀庫采用帶機械手的鏈式單刀庫，可裝60把刀具。液壓馬達和雙速換向閥控制刀庫的高低速旋轉，機械手由液壓驅動。在刀庫側面配備有單獨的換刀機械手手動控制平臺。
2*2刀庫特點
22.1隨機換刀。由于換刀動作為互換型，沒有預抓刀動作,為了提高換刀速度,采用隨機換刀方式。
222雙速旋轉。即高速找刀，低速定位„因為該刀庫容量較九所以在找刀過程中要求刀庫以高速接近目標刀位，在達到目標刀位的前一刀位開始切換到低速以確保定位準確。
23數(shù)控系統(tǒng)配置
該機床采用 SINUMERIK 840D pi 系統(tǒng),NCU 5735,PCU50.3,人機界面為HMI Advanced 7.6,驅動器采用SIMODRIVE 611D,進給軸電機為1FT6伺服電機,主軸電機為1PH7伺服電機。
3基于西門子刀庫管理的自動換刀功能
要實現(xiàn)西門子840D的刀庫管理功能,需要根據(jù)實際要求配置刀庫管理相關的刀具數(shù)據(jù)，并在PCU50上配置刀庫，最后編寫PLC程序和NC的換刀子程序，實現(xiàn)NC-HMI-PLC相互關聯(lián)通訊，完成刀庫管理功能。
3.1設置刀具管理相關數(shù)據(jù)
刀庫管理相關刀具數(shù)據(jù)設置如下：
MD 18080: MMLT00L_MANAGEMENT_MASK=1H 選擇激活刀庫管理的功能。
MD 18082: MM_NUM_TOOL=50刀具數(shù)量駐意不是刀庫刀位數(shù)
■。
MD 18084： MM_NUM_TOOL_MAGAZINE=3 定義刀庫數(shù)量，包括刀庫，緩沖區(qū),裝載點，所是3個。
MD 18086: MM_NUM_MAGAZINE_LOCATION=65 總的刀位數(shù)量，不僅包括實際刀庫刀位癌，還包括緩沖區(qū)的刀位數(shù)。
MD 20310: T00L_MANAGEMENT_MASK=1H 激活通道的刀庫管理功能。
MD 22550: TOOL—CHANGE_MOD=l 換刀方式。
MD 22560: TOOL_CHANGE_M_MODE=206 激活刀具數(shù)據(jù)的 M代碼。
3.2 PCU50.3 HMI界面刀庫配置
通過以上參數(shù)的設定，系統(tǒng)只為刀庫管理預留了相應的空間，但對于刀庫的特征需要通過對刀庫管理系統(tǒng)變量來定義，對于HMI Ad-vanced 界面來說，可以在啟動菜單中通過圖形交互形式生成一 個刀庫的配置文件。
3.2.1創(chuàng)建刀庫(71庫類型和刀位數(shù)壽。
3.22創(chuàng)建裝載點。已有一名為“Manual loading point”裝載點，為了與PLC程序配合，需再創(chuàng)建一個裝載點„
323創(chuàng)建刀位類型深用默認的刀位類型。
324刀庫刀位分配。
3>25生成刀庫。完成刀庫基本配置后，在Parameter中的第一個軟鍵變?yōu)?/span>“Magazine list”。
326機床刀庫管理配置。本機床刀庫管理配置包括3個刀庫。（:D1個真實的刀庫〇]庫J ; Q緩沖區(qū)刀庫(刀庫號999分。緩沖區(qū)刀庫中包含主軸、機械手等刀具暫時保存區(qū)域。其中主軸與通道的主軸關聯(lián)，實現(xiàn)刀具補償、壽命監(jiān)控等刀具功能。3裝載站刀庫(刀庫號99的裝載站刀庫用于真實刀庫中保存的刀具的裝載和卸載。裝載點1位于主軸側。裝載點2位于刀庫側。
3.3換刀過程及PLC接口信號應答
對于傳統(tǒng)的刀庫管理和西門子標準的刀庫管理功能來說,PLC控制的換刀動作是完全一樣的，不同之處在于刀具管理的PLC數(shù)據(jù)接口，刀具管理的操作信息通過數(shù)據(jù)接口傳遞到PLC,PLC通過數(shù)據(jù)接口響應刀具管理的請求„
刀庫管理數(shù)據(jù)交換，是在換刀過程中NC與PLC是協(xié)同完成的，NC發(fā)出的每個指令都需要PLC做相應的應答，否則將出錯，因此此種數(shù)據(jù)交換方式叫“同步數(shù)據(jù)交換” „
而當?shù)毒呓粨Q因故障中斷，需要在手動恢復過程中同時對刀庫管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)刷新,PLC需要用“異步數(shù)據(jù)傳輸”方式完成，即完全由PLC完成，僅通知刀庫管理刷新數(shù)據(jù)„
PLC按以下步驟響應：(])首先判斷哪個接口信號有請求„ Q在根據(jù)接口信號提供的數(shù)據(jù)作相應的動作。Q等待動作完成。0通過FC6/8響應NC,告訴NC我已完成，請繼續(xù)。
由于該機床是隨機換刀，因此數(shù)據(jù)塊DB72中給出的新刀刀庫號/刀位號和舊刀刀庫號/刀位號是一致的„
3.4換刀子程序
M06為換刀指令，數(shù)控系統(tǒng)會自動調用換刀子程序。換刀子程序中包括換刀條件判斷，程序模擬處理,程序測試處理，程序段搜索處理，相關坐標軸走到固定位置，主軸定位,以及調用換刀動作的M206指令等。
4結束語
在恢復友嘉臥式加工中心FMH800自動換刀功能過程中，通過對兩種刀庫管理功能方法的對比,選用了功能更為強大西門子840D標準的刀庫管理功能，在不改變機床原有軟硬件配置的基礎上，充分發(fā)揮了其優(yōu)勢。調試完成之后，刀庫管理界面友好,刀庫運轉正常，提高了換刀效率,縮短了整體加工時間，為正常生產(chǎn)提供了有效的保障，同時為后續(xù)此類機床的改造調試積累了寶貴的經(jīng)驗„
伯特利數(shù)控是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產(chǎn)工廠設在廣東省東莞市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！
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