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斗笠式刀库的换刀过程(802D)


斗笠式刀库的换刀过程控制原理与设计
童文利
大连机床集团有限公司 加工中心研究所 ,辽宁 大连   116022
摘要 : 通过西门子 802D 系统的 NC 程序可方便地控制刀库动作 、 轴移动 、 主轴松夹等动作 ,从而实现斗笠式刀库的换刀过 程的完整控制 。 关键词 : 轴的控制 ; PL C ; NC 程序 ; 换刀过程 中图分类号 : TP

273   文献标识码 :B   文章编号 :1001 - 2265 ( 2003) 07 - 0054 - 02
MD10716 $ MN - M - NO - FCT - C YCL E - NAM E[ 0 ] =“TOOL ” 换刀循环文件名 MD22550 $ - TOOL - CHAN GE - MODE = 1 ; 利用 M 代码激 MC 活刀具参数 MD22560 $ - TOOL - CHAN GE - M - CODE = 96 ; 激活刀具 MC

1  斗笠式刀库的换刀动作简介
刀库的换刀动作如下 : 1) 轴移动至换刀坐标处 , 见图 1a 2) 主轴准停 3) 刀库前进 ( 抓旧刀) , 见图 1b 4) 主轴松刀 5) Z 轴向上移动 ( 让出刀库旋转尺寸) , 见图 1c 6) 刀库旋转 ( 选刀) , 见图 1d 7) Z 轴向下移动 ( 移动至换刀位置) , 见图 1e 8) 主轴紧刀 ( 抓新刀) 9) 刀库后退 ( 换刀结束) , 见图 1f 从换刀动作 1) 、) 、) 可以看出 ,斗笠式刀库的换刀需轴参 4 6 与刀库控制 ,而 PL C 是无法直接参与数控轴的控制 。如果动作 2) 、) 、) 、) 、) 、) 都采用 M 指令调用 , 那么编制零件程序时 3 4 6 8 9 就需要 6 条 M 指令和 3 条 G 指令 ,使用很不方便 。采用 NC 程 序编制换刀动作为一固定循环 , 就可以方便的使用一条指令调 用换刀程序 。

参数的 M 代码 当程序中出现 M06 时 ,系统自动调用换刀 NC 程序 ( TOOL ) 。 换刀 NC 程序 : % - N - TOOL - SPF  ; 固定循环名
; $PA TH = / - N - CST -

DIR  ; 固定循环路径

PROCTOOL SAV E DISPLOF  ; 固定循环定义 IF $P IF $P - ISTEST GO TOF END  ; 程序测试状态换刀不 执行 G500  ; 取消零点偏移 D0  ; 取消刀具补偿 G75 Z0  ; 换刀点 SPOS = $ MN - USER - DA TA - FLOA T[ 0 ]  ; 主轴准停位置 : MD14514[ 0 ] M80  ; 刀库前进 M81  ; 主轴松刀 G153 G91 G00 Z115  ; Z 轴向上移动 M82  ; 选刀 G153 G91 G00 Z - 115  ; Z 轴向下移动 M83  ; 主轴紧刀 M84  ; 刀库向后 M96  ; 激活刀具参数 STOPRE  ; 程序段搜索停止 ( ) MSG“换刀结束”  ; 信息显示 END :  ; 跳转标志 M17  ; 子程序返回 该子程序还可加入判断刀具号是否小于 0 、 大于最大刀号 , 编程刀具是否等于主轴刀号及判断结果 、 信息的显示等控制条 件 。当执行换刀程序时 , 只需键入 T 3 3 M06 ” 循环启动即 “ , 可 。NC 预 读 T 指 令 , 送 入 PL C , 再 读 入 M06 指 令 , 便 调 用 TOOL 子程序 。首先判断程序是否处于测试状态 ,如是 ,则跳转 至 - END 标志 ,子程序结束并返回主程序 ,如不是则继续往下执

图1  斗笠式刀库换刀过程动作图

2  采用 NC 程序编制换刀动作的原理
西门子 802D 的 NC 程序可以把轴控制与 PL C 控制有机的 结合 ,它可以按一定的逻辑控制 PL C 和轴 , 从而实现包含轴移 动的换刀控制 。 以 TH5640A 为例 ( 参见图 2 刀库动作时序及图 1) : 设定参数 MD10715 $ MN - M - NO - FCT - C YCL E[ 0 ] = 6 ; M06 调用换刀 固定循环

                                             组合机床与自动化加工技术 54 ? 1995-2007 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

行 。取消零点偏置和刀具补偿 ,以保证 G75 Z0 到达的坐标位置 为换刀 的 位 置 。SPOS 为 主 轴 准 停 指 令 , $ MN - USER - DA2 TA - FLOA T[ 0 ] 即 MD14514[ 0 ] 主轴准停角度 ( 可由 HM I 人

边旋转刀位边比较当前刀位和 T 指令 ,比较一致后停止旋转 ) 。 Z 轴向下紧刀 ,刀库后退 。至此换刀子程序结束 。 PL C 程序 : 依据刀具动作时序图编制 ,如图 2 所示 。

3  结束语
使用 NC 程序可以使刀库 、 轴的控制有机地结合起来 ,使机 床的换刀过程控制更为方便 、 简捷 。 [ 参考文献 ] [1 ] 西门子 ( 中国 ) 有限公司 1 SINUM ERI K 802D 技术手册 , 2001 [2 ] 西门子 ( 中国 ) 有限公司 1 SINUM ERI K 802D 调试手册 , 2001 收稿日期 :2002 - 12 - 05 作者简介 : 童文利 ( 1971 - ) 男 ,大连人 ,大连机床集团有限 ( 编辑   公司加工中心研究所助理工程师 。 江复)

图2  刀具动作时序图 机对话界面设定) 。准停结束后 ,NC 读入下一条指令 M80 并向 PL C 发出信号 ,PL C 即刻调用刀库前进子程序并读入禁止 , 执 行完刀库前进动作到位后恢复读入使能 ( 读入使能的逻辑控制 在子程序内部 ,在这里不再详细介绍) ,读入下一程序段 。M81 、 M82 、 、 M83 M84 原理同 M80 。主轴松刀后 , Z 轴向上移动 。刀 库在 Z 轴移动到位后 ,旋转当前刀位为编程刀位 T 3 3 ( PL C
( 上接第 53 页) ( 5) 通信电缆与高压电缆间距至少应保证 40cm/ kV ; 必须

与高压电缆交叉时 ,必须垂直交叉 。 ( 6) 通信电缆应避免与交流电源线平行敷设 ,以减少交流电

源对通信的干扰 。同理 ,通信电缆应尽量避开大电机 、 电焊机 、 大电感器等设备 。 ( 7) 通信电缆敷设要避开高温及易受化学腐蚀的地区 。 ( 8) 电缆敷设时要按 0. 05 %/ ℃ 留有余地 ,以满足热胀冷缩 的要求 。 ( 9) 所有电缆接头 ,分支器等均应连接紧密 ,用螺钉紧固 。 ( 10) 剥削电缆外皮时 ,切忌损坏屏蔽层 ,切断金属箔与绝缘 体时 ,一定要用专用工具剥线 ,切忌刻伤损坏中心导线 。

3  系统接地问题的讨论

( 1) 主机及各分支站以上的部分 , 其按地应用 10mm2 的编

配及其调度方法 、 用户占用的逻辑区大小 , 等等 。组态一经确 认 ,系统便按照一定的约束规则运行 。重新组态时 ,按原组态的 约定生成的程序将不能在新的组态下运行 , 否则会引起系统紊 乱 ,这是要特别引起重视的 。因此 ,第一次组态时须十分慎重 , I/ O 站 、 O 点数 ,寄存器数 、 I/ 通信端口数 、 用户存储空间等均要 留有余地 ,以考虑近期的发展 。但是 , I/ O 站 、 O 点数 、 I/ 寄存器 数、 端口数等的设置 ,都要占用一定的内存 ,同时延长扫描时间 , 降低运行速度 ; 故此 ,余量又不能留得太多 。特别要引起注意的 是运行中的系统不能重新组态 。 ( 2) 对于大中型 PL C 机来说 ,由于 CPU 对程序的扫描是分 段进行的 ,每段程序分段扫描完毕 , 即更新一次 I/ O 点的状态 , 因而大大提高了系统的实时性 。但是 ,若程序分段不当 ,也可能 引起实时性降低或运行速度减慢的问题 。分段不同将显著影响 程序运行的时间 ,个别程序段特长的情况尤其如此 。一般地说 , 理想的程序分段是各段程序有大致相当的长度 。

织铜线汇接在一起经单独引下线接至独立的接地网 , 一定要与 低压接地网分开 ,以避免干扰 。系统接地电阻应小于 4Ω。PL C 主机及各屏 、 柜与基础底座间要垫 3mm 厚橡胶使之绝缘 ,螺栓 也要经过绝缘处理 。 (2) I/ O 站设备本体的接地应用单独的引下线引至共用接 地网 。 ( 3) 通信电缆屏蔽层应在 PL C 主机侧 I/ O 处理模块处一起 汇集接到系统的专用接地网 , 在 I/ O 站一侧则不应接地 。电缆 接头的接地也应通过电缆屏蔽层接至专用接地网 。要特别提醒 的是决不允许电缆屏蔽层有二点接地形成闭合回路 , 否则易引 起干扰 。 ( 4) 电源应采用隔离方式 ,即电源中性线浮地 ,这样尚不平 衡电流出现时将经电源中性线直接进入系统中性点 , 而不会经 保护接地形成回路 ,造成对 PL C 运行的干扰 。 ( 5) I/ O 模块的接地接至电源中性线上

5  结束语

4  调试中应注意的问题

( 1) 系统联机前要进行组态 , 即确定系统管理的 I/ O 点数 ,

输入寄存器 、 保持寄存器数 、 通信端口数及其参数 、 O 站的匹 I/

大、 中型 PL C 控制系统的安装调试 , 是一个步调有序的系 统工程 ,步步到位才能使调试成功 ,本文是作者经现场检验的经 验总结 ,文中所述的经系统优化的 PL C 安装调试流程程序 , 应 用于湖南 、 江西 、 广东等几个机械 、 汽车 、 柴油机 、 拖拉机 、 钢铁生 产企业的生产线 PL C 控制系统的技术改造中 , 既缩短了工期 , 又使调试试车一次成功 ,经济效益十分可观 ,取得了令人满意的 结果 。 [ 参考文献 ] [1 ] 皮壮行 ,宫振鸣 , 李雪华 . 可编程序控制器的系统设计与应 用实例 . 北京机械工业出版社 ,2000 [ 2 ] 袁任光 . 可编程序控制器 ( PC) 应用技术与实例 . 广州 : 华南 理工大学出版社 ,2001 [ 3 ] 胡俊达 ,刘祖润 . 毕业设计指导 ( 电气类专业适用 ) . 北京 : 机 械工业出版社 ,1996 收稿日期 :2003 - 02 - 20 作者简介 : 胡俊达 ( 1982 - ) ,男 ,湖南长沙人 ,湖南工程学院 ( 编辑   电气与信息工程系副教授 。 李秀敏)

20 0 3 年第 7 期                                                    55

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