1.机床简介 意大利COMAU URANE 25 V3型加工中心（以下简称V3加工中心）控制系统采用西门子840D数控系统、主轴采用Kessler的30kw高速电主轴、XYZ三个直线轴采用西门子直线电机驱动，从而实现高速机械加工 图1 加工中心的最大特点是带有自动换刀装置，V3加工中心就带有一个或者两个圆盘式刀库，最多可装24把HSK 63刀具，两个刀位之间的距离为100mm，单把刀具的最大重量为4kg，刀库所有刀具总重量最大48kg，刀具最大尺寸限制? 160 × 2752.传统辅助功能实现换刀 数控机床中的辅助功能也称M功能，通常机床的换刀是通过M功能中的M6实现的，当NC执行的零件加工程序中遇到换刀指令M6时，NC会将M指令的代码号写入到专门存放通道M代码的数据块DB21中，PLC接到M指令的信号就向NC发出程序读入禁止信号，使NC处于等待状态不继续执行程序，PLC到数据块内读取M代码的信息，在程序内部进行译码，译码完成后通过外部机械装置进行换刀动作，换刀完成后发出M代码执行完成信号，同时取消读入禁止信号，NC继续执行后面的程序，换刀过程结束(如图2) 图23.宏程序实现换刀参数功能 在V3加工中心的加工程序里，换刀程序通常是带有参数的，例如： T="Q5" M6(1，3.42，17999，180) 上面程序中的换刀指令M6带了4个参数。
第一次看到这样的程序也许都会感觉很奇怪，M功能怎么可能带参数，是不是写错了？实际上程序没有错，我们来分析一下M6带参数是如何实现的 首先引入一个宏指令的概念，西门子NC编程中的宏指令，是指单个的指令组合成一个新的总指令，带自己的名称G功能、M功能和H功能或者L子程序名也可以作为宏指令编制在程序运行中调用该宏指令时，可以在该宏指令名下，一个接一个地执行编程的指令宏指令使用总是反复的指令序列，人们仅编程一次，在一个自身的宏指令模块中作为宏指令，或者仅在程序开始处出现一次该宏指令可以在任意一个主程序中或者子程序中调用并执行宏指令用关键字DEFINE…AS标识 V3加工中心的自动换刀程序就是通过使用宏指令来实现带参数运行在840D数控系统中，有专门的目录/_N_DEF_DIR用来存放用户数据定义程序（见表1） 表1 表2 这样我们就明白了程序里的M6(1，3.42，17999，180)并不是执行机床的辅助功能代码，而是调用宏程序，由于CHG_OUT.SPF这个程序是一个带参数传递的子程序，因此在用M6调宏程序时当然就能带参数了 数控仿形铣原数控系统介绍 机床整体描述 FOREST-LINE 3+2轴数控仿形铣床为龙门式加工中心，工作台台面2m×4m，载重30t，X轴行程4500mm，Y轴行程3000mm，Z轴行程1200mm，W横梁轴行程640mm。
数控仿形铣加工中心配有刀具库和附件库，刀具库为旋转盘式，可容纳30把刀具;附件库有3个附件头，它们分别为：RM40多功能铣头、AL40加长铣头、护板铣头 数控仿形铣加工中心有1个主轴;7个数控轴：X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴、刀库轴、附件轴;一个PLC轴：W横梁轴其中X/Y/Z三轴可插补联动，若使用RM40多功能铣头则增加A轴和C轴，C轴由主轴电机驱动，且A轴和C轴均由鼠牙盘定位;W轴为横梁轴，不属于数控轴，由受控于数控系统PLC的一台LS变频器驱动，只有上下两个极限位置，属PLC轴由以上描述知3+2轴数控仿形铣加工中心实际上指插补联动的X/Y/Z三轴加上能实现斜面加工的A/C两轴X、Y、Z三轴的位置反馈采用HEIDENHAIN LB326光栅尺，经EXE进行信号转接后联入NUM760FW轴横梁轴由LEROY SOMER变频器进行高低两位置的调节控制 机床数控系统改造前配置简述SINUMERIK 840D数控系统在数控铣上的组态描述 840D系统改造主要配置列表工业自动化网版权所有，如表1所示 机床数控系统改造后的配置简述 NCU 数控单元 数字控制核心NCK的硬件装置NCU单元集成了SINUMERIK 840D CNC CPU 和S7-300 PLC CPU 芯片，包括数控软件和PLC软件。
数控铣系统选型为NCU573.5; 人机交互装置 数控铣加工中心选用PCU50，其人机操作界面选用OP010及MCP，两者建立起SINUMERIK 840D系统与机床操作人员之间的交互界面同时配备HHU手持单元 可编程序控制器PLC SINUMERIK 840D系统集成了S7-300-2DP 的PLC，并通过通讯模块IM361扩展外部的I/O 模块数控铣系统选型为S7-317-2DP 驱动装置 数控铣系统伺服驱动选型为SIMOD RIVE 611D，配以1FT6/1FK6系列进给电机和1PH7系列主轴电机数控铣数控系统安装布置示意图如下如图2所示： 数控铣数控系统配置概述 外挂系统的组成 X、Y、Z三轴的位置反馈仍采用HEIDENHAIN LB326光栅尺，经SIEMENS SUV进行信号转接后联入840D系统W轴横梁轴仍采用受控于840D系统PLC的LEROY SOMER变频器进行高低两位置的调节控制CAD/CAM三维图形编程仍采用CIMATRON E，但其后置处理程序是针对840D系统重新编制的测量系统仍采用RENISHAW测头，但改用无线接收的找正系统图3示出系统配置图。
图3 数控铣840D数控系统配置示意图 SINUMERIK 840D系统在数控仿形铣改造中自动换刀程序的编制 在采用SINUMERIK 840D改造数控铣数控系统的工作中，自动换刀程序的编制为一个难点在机床加工过程中，依据零件加工程序中对刀具的要求对刀库中30把刀具中的目标刀具进行准确地选择换刀、自动补偿、自动连续加工;有时候需先退刀ZAOCHE168 版权所有，然后更换合适所选刀具的附件头，最后再挂刀加工; 有时候则需根据所要更换刀具或附件的长度要求自动调整横梁W轴的高低位，这就是自动换刀程序要实现的功能，特别是后两种情形较为复杂，对于换刀、换附件、横梁换位后进行连续加工时各轴定位的精度要求非常高，故程序编制较为复杂 宏程序的编制 数控铣系统改造中自动换刀程序主要是通过编写宏程序，联系相关机器参数、接口信号及PLC程序来实现的 与自动换刀程序有关的宏程序列表如下： CONTROL1/ CONTROL2 (保护盖板拾起/卸下控制程序) CONTROL3/ CONTROL4 (AL40拾起/卸下控制程序) CONTROL5/ CONTROL6 (RM40拾起/卸下控制程序) CONTROL7(主轴刀具返回刀库控制程序) CONTROL8/ CONTROL9 (系统取刀/刀具返回控制程序) CONTROL10(刀具自动交换程序) CONTROL11/ CONTROL12 / CONTROL13 (保护盖板/ AL40/ RM40自动交换控制程序) CONTROL14/ CONTROL15 (A轴夹紧/松开控制程序) CONTROL16/ CONTROL17 (C轴夹紧/松开控制程序) CONTROL18-CONTROL21 (C轴旋转0/90/180/270控制程序) CONTROL22/ CONTROL23 (横梁上升/下降控制程序) CONTROL35/ CONTROL36 (X,Y,Z轴/U,V轴回零控制程序) 上述与自动换刀有关的宏程序有部分被定义为M功能由零件加工程序直接编程时使用，有些则由宏程序在其内部调用，如CONTROL1-CONTROL9。
R参数在编程中的应用 R900/ R903/ R906 工作区附件为保护盖板/ RL40/ RM40时，换刀时刻Y轴位置 R902/ R905/ R908 工作区附件为保护盖板/ RL40/ RM40时，换刀时刻主轴位置 R910/ R911/ R912 换附件时,Y轴/Z轴/主轴位置 R913 横梁高位到低位距离 R916 换刀时减速距离 R917 换刀时刀具提升距离 R918/ R919换附件时Z轴下降/上升减速距离 R940/ R941A轴/C轴位置 接口信号的使用 840D系统的接口信号是非常繁杂的，正确合理使用接口信号进行编程是设备稳定工作的前提，下面只针对数控铣自动换刀编程中的接口信号进行简介 M功能定义 与自动换刀有关的宏程序有部分被定义为M功能，M功能在零件加工程序中可以直接编程使用连接M功能的接口信号为通道信号ZAOCHE168 版权所有，因只使用了通道1，故M功能由DB21数据块DBB194开始的后续字节解码涉及数控铣自动换刀的M功能对应的接口信号及定义如下： 宏变量定义 信息报警接口信号简述 以65000开始的故障信息主要在宏程序中编制，出故障时需调看相应宏程序内宏变量的状态，宏变量对应的接口信号如上节所述。
涉及自动换刀的该类故障报警有10条 以700000开始的故障信息主要在PLC程序中编制，其对应的接口信号区域为DB2.DBB180--DB2.DBB379涉及自动换刀的该类故障报警有32条 STEP 7程序结构简述 FC32 系统初始化 FC33 X/Y/Z进给轴 FC34/ FC35 A轴/主轴 FC36/ FC37 刀库U轴 FC38 附件库V轴 FC39 PLC-NCK接口信号 FC40 机床液压、润滑系统 FC41/ FC42 横梁W轴 FC45/ FC46 C轴 FC68 HHU手持单元 FC70 报警处理 FC71/FC73 用户故障报警 FC72/FC74 用户信息报警 DB2 PLC信息 DB10 NCK接口 DB11 工作方式组接口 DB21 NC通道接口 DB31/DB32/DB33 X轴/Y轴/Z轴 DB34/DB37 C轴/A轴 DB35/DB36 U轴/V轴 机床数据 840D数控系统机床数据是非常繁杂的，正确合理地配置机床数据是设备稳定工作的前提，配置调试机床数据需要丰富的现场经验和技巧，在这里就不对数控铣的机床参数一一描述了，只针对SINUMERIK 840D系统机床数据的区域分类进行简介。
840D系统机床数据可分为如下几个区域： 1000-1799 驱动机床数据 9000-9999 显示机床数据 10000-18999 通用机床数据 20000-28999 通道机床数据 30000-38999 轴机床数据 41000-41999 通用设定数据 42000-42999 通道设定数据 43000-43999 轴设定数据 SIEMENS产品的应用体会……，凡是熟练使用过SIMATIC软件的工程师都能够很快地学习掌握SINUMERIK的产品选型、网络组态、设计编程等技巧 接触和学习SIEMENS自动化产品已有十余年了，从早期的S5 PLC到现在的各类SIEMENS产品，从轧钢设备到汽车生产设备，熟悉和掌握自动化产品及数控产品的编程设计是钢铁联合企业及汽车生产厂家设备工程师所必需的汉阳科技，SIEMENS全系列。