伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言：

友嘉卧式加工中心FMH800是江西洪都航空工业集团有限责任公司的重要设备，采用SINUMERIK 840D pi控制系统„机床仅配置了链式刀库和机械手换刀装置，刀库容置60把，但机床并未配置自动换刀的NC/PLC控制程序，从该机床开始使用以来，一直使用手动换刀。在零部件控加工过程中需要多次手动更换刀具，从而导致换刀效率低下„为了提高换刀效率，缩短整体加工时间，我公司决定恢复其自动换刀功能。

1自动换刀方案选择

1.1传统刀库管理功能

传统刀库管理功能(B卩用户编写的刀库管理功飽可分为三部分:人机界面，备刀(刀库的运动，换刀(机械手的运动。

由于西门子840D系统具有良好的开放性，允许机床厂家将自己的专有技术加入到系统当中，并提供适合特殊应用的显示界面、更方便的操作方式、更简单的加工参数调整等功能，使其与标准系统无缝连接„

1.2西门子840D的刀库管理功能

西门子840D提供了标准的刀库管理功能，相比于传统的刀库管理功能，除了具备传统的刀库管理功能外，还具有以下优点：

(D刀库管理适用范围广；Q换刀灵活；0换刀过程透明；§实现刀具寿命监控：0刀库配置容量大：@大小刀管理。

综合比较两个方案,文章决定使用西门子840D的标准刀库管理功能来实现本机床的自动换刀功能。

2刀库机械手结构与数控系统配置

2.1刀库机械手结构

该机床刀库采用带机械手的链式单刀库，可装60把刀具。液压马达和双速换向阀控制刀库的高低速旋转，机械手由液压驱动。在刀库侧面配备有单独的换刀机械手手动控制平台。

2*2刀库特点

22.1随机换刀。由于换刀动作为互换型，没有预抓刀动作,为了提高换刀速度,采用随机换刀方式。

222双速旋转。即高速找刀，低速定位„因为该刀库容量较九所以在找刀过程中要求刀库以高速接近目标刀位，在达到目标刀位的前一刀位开始切换到低速以确保定位准确。

23数控系统配置

该机床采用 SINUMERIK 840D pi 系统,NCU 5735,PCU50.3,人机界面为HMI Advanced 7.6,驱动器采用SIMODRIVE 611D,进给轴电机为1FT6伺服电机,主轴电机为1PH7伺服电机。

3基于西门子刀库管理的自动换刀功能

要实现西门子840D的刀库管理功能,需要根据实际要求配置刀库管理相关的刀具数据，并在PCU50上配置刀库，最后编写PLC程序和NC的换刀子程序，实现NC-HMI-PLC相互关联通讯，完成刀库管理功能。

3.1设置刀具管理相关数据

刀库管理相关刀具数据设置如下：

MD 18080: MMLT00L_MANAGEMENT_MASK=1H 选择激活刀库管理的功能。

MD 18082: MM_NUM_TOOL=50刀具数量驻意不是刀库刀位数

■。

MD 18084： MM_NUM_TOOL_MAGAZINE=3 定义刀库数量，包括刀库，缓冲区,装载点，所是3个。

MD 18086: MM_NUM_MAGAZINE_LOCATION=65 总的刀位数量，不仅包括实际刀库刀位癌，还包括缓冲区的刀位数。

MD 20310: T00L_MANAGEMENT_MASK=1H 激活通道的刀库管理功能。

MD 22550: TOOL—CHANGE_MOD=l 换刀方式。

MD 22560: TOOL_CHANGE_M_MODE=206 激活刀具数据的 M代码。

3.2 PCU50.3 HMI界面刀库配置

通过以上参数的设定，系统只为刀库管理预留了相应的空间，但对于刀库的特征需要通过对刀库管理系统变量来定义，对于HMI Ad-vanced 界面来说，可以在启动菜单中通过图形交互形式生成一 个刀库的配置文件。

3.2.1创建刀库(71库类型和刀位数壽。

3.22创建装载点。已有一名为“Manual loading point”装载点，为了与PLC程序配合，需再创建一个装载点„

323创建刀位类型深用默认的刀位类型。

324刀库刀位分配。

3>25生成刀库。完成刀库基本配置后，在Parameter中的第一个软键变为“Magazine list”。

326机床刀库管理配置。本机床刀库管理配置包括3个刀库。（:D1个真实的刀库〇]库J ; Q缓冲区刀库(刀库号999分。缓冲区刀库中包含主轴、机械手等刀具暂时保存区域。其中主轴与通道的主轴关联，实现刀具补偿、寿命监控等刀具功能。3装载站刀库(刀库号99的装载站刀库用于真实刀库中保存的刀具的装载和卸载。装载点1位于主轴侧。装载点2位于刀库侧。

3.3换刀过程及PLC接口信号应答

对于传统的刀库管理和西门子标准的刀库管理功能来说,PLC控制的换刀动作是完全一样的，不同之处在于刀具管理的PLC数据接口，刀具管理的操作信息通过数据接口传递到PLC,PLC通过数据接口响应刀具管理的请求„

刀库管理数据交换，是在换刀过程中NC与PLC是协同完成的，NC发出的每个指令都需要PLC做相应的应答，否则将出错，因此此种数据交换方式叫“同步数据交换” „

而当刀具交换因故障中断，需要在手动恢复过程中同时对刀库管理系统进行数据刷新,PLC需要用“异步数据传输”方式完成，即完全由PLC完成，仅通知刀库管理刷新数据„

PLC按以下步骤响应：(])首先判断哪个接口信号有请求„ Q在根据接口信号提供的数据作相应的动作。Q等待动作完成。0通过FC6/8响应NC,告诉NC我已完成，请继续。

由于该机床是随机换刀，因此数据块DB72中给出的新刀刀库号/刀位号和旧刀刀库号/刀位号是一致的„

3.4换刀子程序

M06为换刀指令，数控系统会自动调用换刀子程序。换刀子程序中包括换刀条件判断，程序模拟处理,程序测试处理，程序段搜索处理，相关坐标轴走到固定位置，主轴定位,以及调用换刀动作的M206指令等。

4结束语

在恢复友嘉卧式加工中心FMH800自动换刀功能过程中，通过对两种刀库管理功能方法的对比,选用了功能更为强大西门子840D标准的刀库管理功能，在不改变机床原有软硬件配置的基础上，充分发挥了其优势。调试完成之后，刀库管理界面友好,刀库运转正常，提高了换刀效率,缩短了整体加工时间，为正常生产提供了有效的保障，同时为后续此类机床的改造调试积累了宝贵的经验„

伯特利数控是一家集销售、应用及服务于一体的公司。产品包括：CNC加工中心、钻攻中心、龙门加工中心、雕铣机、石墨机、五轴加工中心、立式加工中心、卧式加工中心等。我们机床的生产工厂设在广东省东莞市，目前其生产的加工中心70%出口，其中出口到欧洲占到50%。我们尽心、尽力、尽意的服务！

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