友嘉臥式加工中心FMH800是江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司的重要設(shè)備，采用SINUMERIK 840D pi控制系統(tǒng)„機(jī)床僅配置了鏈?zhǔn)降稁?kù)和機(jī)械手換刀裝置，刀庫(kù)容置60把，但機(jī)床并未配置自動(dòng)換刀的NC/PLC控制程序，從該機(jī)床開(kāi)始使用以來(lái)，一直使用手動(dòng)換刀。在零部件控加工過(guò)程中需要多次手動(dòng)更換刀具，從而導(dǎo)致?lián)Q刀效率低下„為了提高換刀效率，縮短整體加工時(shí)間，我公司決定恢復(fù)其自動(dòng)換刀功能。
1自動(dòng)換刀方案選擇
1.1傳統(tǒng)刀庫(kù)管理功能
傳統(tǒng)刀庫(kù)管理功能(B卩用戶編寫(xiě)的刀庫(kù)管理功飽可分為三部分:人機(jī)界面，備刀(刀庫(kù)的運(yùn)動(dòng)，換刀(機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。
由于西門子840D系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性，允許機(jī)床廠家將自己的專有技術(shù)加入到系統(tǒng)當(dāng)中，并提供適合特殊應(yīng)用的顯示界面、更方便的操作方式、更簡(jiǎn)單的加工參數(shù)調(diào)整等功能，使其與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)無(wú)縫連接„
1.2西門子840D的刀庫(kù)管理功能
西門子840D提供了標(biāo)準(zhǔn)的刀庫(kù)管理功能，相比于傳統(tǒng)的刀庫(kù)管理功能，除了具備傳統(tǒng)的刀庫(kù)管理功能外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(D刀庫(kù)管理適用范圍廣；Q換刀靈活；0換刀過(guò)程透明；§實(shí)現(xiàn)刀具壽命監(jiān)控：0刀庫(kù)配置容量大：@大小刀管理。
綜合比較兩個(gè)方案,文章決定使用西門子840D的標(biāo)準(zhǔn)刀庫(kù)管理功能來(lái)實(shí)現(xiàn)本機(jī)床的自動(dòng)換刀功能。
2刀庫(kù)機(jī)械手結(jié)構(gòu)與數(shù)控系統(tǒng)配置
2.1刀庫(kù)機(jī)械手結(jié)構(gòu)
該機(jī)床刀庫(kù)采用帶機(jī)械手的鏈?zhǔn)絾蔚稁?kù)，可裝60把刀具。液壓馬達(dá)和雙速換向閥控制刀庫(kù)的高低速旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手由液壓驅(qū)動(dòng)。在刀庫(kù)側(cè)面配備有單獨(dú)的換刀機(jī)械手手動(dòng)控制平臺(tái)。
2*2刀庫(kù)特點(diǎn)
22.1隨機(jī)換刀。由于換刀動(dòng)作為互換型，沒(méi)有預(yù)抓刀動(dòng)作,為了提高換刀速度,采用隨機(jī)換刀方式。
222雙速旋轉(zhuǎn)。即高速找刀，低速定位„因?yàn)樵摰稁?kù)容量較九所以在找刀過(guò)程中要求刀庫(kù)以高速接近目標(biāo)刀位，在達(dá)到目標(biāo)刀位的前一刀位開(kāi)始切換到低速以確保定位準(zhǔn)確。
23數(shù)控系統(tǒng)配置
該機(jī)床采用 SINUMERIK 840D pi 系統(tǒng),NCU 5735,PCU50.3,人機(jī)界面為HMI Advanced 7.6,驅(qū)動(dòng)器采用SIMODRIVE 611D,進(jìn)給軸電機(jī)為1FT6伺服電機(jī),主軸電機(jī)為1PH7伺服電機(jī)。
3基于西門子刀庫(kù)管理的自動(dòng)換刀功能
要實(shí)現(xiàn)西門子840D的刀庫(kù)管理功能,需要根據(jù)實(shí)際要求配置刀庫(kù)管理相關(guān)的刀具數(shù)據(jù)，并在PCU50上配置刀庫(kù)，最后編寫(xiě)PLC程序和NC的換刀子程序，實(shí)現(xiàn)NC-HMI-PLC相互關(guān)聯(lián)通訊，完成刀庫(kù)管理功能。
3.1設(shè)置刀具管理相關(guān)數(shù)據(jù)
刀庫(kù)管理相關(guān)刀具數(shù)據(jù)設(shè)置如下：
MD 18080: MMLT00L_MANAGEMENT_MASK=1H 選擇激活刀庫(kù)管理的功能。
MD 18082: MM_NUM_TOOL=50刀具數(shù)量駐意不是刀庫(kù)刀位數(shù)
■。
MD 18084： MM_NUM_TOOL_MAGAZINE=3 定義刀庫(kù)數(shù)量，包括刀庫(kù)，緩沖區(qū),裝載點(diǎn)，所是3個(gè)。
MD 18086: MM_NUM_MAGAZINE_LOCATION=65 總的刀位數(shù)量，不僅包括實(shí)際刀庫(kù)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(kù)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(kù)配置
通過(guò)以上參數(shù)的設(shè)定，系統(tǒng)只為刀庫(kù)管理預(yù)留了相應(yīng)的空間，但對(duì)于刀庫(kù)的特征需要通過(guò)對(duì)刀庫(kù)管理系統(tǒng)變量來(lái)定義，對(duì)于HMI Ad-vanced 界面來(lái)說(shuō)，可以在啟動(dòng)菜單中通過(guò)圖形交互形式生成一 個(gè)刀庫(kù)的配置文件。
3.2.1創(chuàng)建刀庫(kù)(71庫(kù)類型和刀位數(shù)壽。
3.22創(chuàng)建裝載點(diǎn)。已有一名為“Manual loading point”裝載點(diǎn)，為了與PLC程序配合，需再創(chuàng)建一個(gè)裝載點(diǎn)„
323創(chuàng)建刀位類型深用默認(rèn)的刀位類型。
324刀庫(kù)刀位分配。
3>25生成刀庫(kù)。完成刀庫(kù)基本配置后，在Parameter中的第一個(gè)軟鍵變?yōu)?/span>“Magazine list”。
326機(jī)床刀庫(kù)管理配置。本機(jī)床刀庫(kù)管理配置包括3個(gè)刀庫(kù)。（:D1個(gè)真實(shí)的刀庫(kù)〇]庫(kù)J ; Q緩沖區(qū)刀庫(kù)(刀庫(kù)號(hào)999分。緩沖區(qū)刀庫(kù)中包含主軸、機(jī)械手等刀具暫時(shí)保存區(qū)域。其中主軸與通道的主軸關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)刀具補(bǔ)償、壽命監(jiān)控等刀具功能。3裝載站刀庫(kù)(刀庫(kù)號(hào)99的裝載站刀庫(kù)用于真實(shí)刀庫(kù)中保存的刀具的裝載和卸載。裝載點(diǎn)1位于主軸側(cè)。裝載點(diǎn)2位于刀庫(kù)側(cè)。
3.3換刀過(guò)程及PLC接口信號(hào)應(yīng)答
對(duì)于傳統(tǒng)的刀庫(kù)管理和西門子標(biāo)準(zhǔn)的刀庫(kù)管理功能來(lái)說(shuō),PLC控制的換刀動(dòng)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(guò)數(shù)據(jù)接口傳遞到PLC,PLC通過(guò)數(shù)據(jù)接口響應(yīng)刀具管理的請(qǐng)求„
刀庫(kù)管理數(shù)據(jù)交換，是在換刀過(guò)程中NC與PLC是協(xié)同完成的，NC發(fā)出的每個(gè)指令都需要PLC做相應(yīng)的應(yīng)答，否則將出錯(cuò)，因此此種數(shù)據(jù)交換方式叫“同步數(shù)據(jù)交換” „
而當(dāng)?shù)毒呓粨Q因故障中斷，需要在手動(dòng)恢復(fù)過(guò)程中同時(shí)對(duì)刀庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)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(kù)管理刷新數(shù)據(jù)„
PLC按以下步驟響應(yīng)：(])首先判斷哪個(gè)接口信號(hào)有請(qǐng)求„ Q在根據(jù)接口信號(hào)提供的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的動(dòng)作。Q等待動(dòng)作完成。0通過(guò)FC6/8響應(yīng)NC,告訴NC我已完成，請(qǐng)繼續(xù)。
由于該機(jī)床是隨機(jī)換刀，因此數(shù)據(jù)塊DB72中給出的新刀刀庫(kù)號(hào)/刀位號(hào)和舊刀刀庫(kù)號(hào)/刀位號(hào)是一致的„
3.4換刀子程序
M06為換刀指令，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)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(cè)試處理，程序段搜索處理，相關(guān)坐標(biāo)軸走到固定位置，主軸定位,以及調(diào)用換刀動(dòng)作的M206指令等。
4結(jié)束語(yǔ)
在恢復(fù)友嘉臥式加工中心FMH800自動(dòng)換刀功能過(guò)程中，通過(guò)對(duì)兩種刀庫(kù)管理功能方法的對(duì)比,選用了功能更為強(qiáng)大西門子840D標(biāo)準(zhǔn)的刀庫(kù)管理功能，在不改變機(jī)床原有軟硬件配置的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)。調(diào)試完成之后，刀庫(kù)管理界面友好,刀庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，提高了換刀效率,縮短了整體加工時(shí)間，為正常生產(chǎn)提供了有效的保障，同時(shí)為后續(xù)此類機(jī)床的改造調(diào)試積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)„
伯特利數(shù)控是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)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(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)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(wù)！
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