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1、数控机床尤其是加工中心的PLC控制程序设计是比较复杂的。因为加工中心自动换刀的控制程序是一个比较复杂的控制过程。按自动换刀方式通常可以分为随机换刀和固定换刀两种方式。如图1，圆盘式刀库是ATC随机换刀典型的形式之一。其换刀机构（ATC）通过凸轮机构来完成整个换刀过程。换刀的动作过程准确可靠，是一种被经常采用的刀库。在链式、盘式或箱式刀库程序设计时，通常可以将刀具交换分为两个步骤，T命令主要完成搜索刀库中的刀具，M命令完成刀具的交换，使主轴上更换新的刀具。因此，刀具交换实际上就是指搜索和交换目标刀具。随机换刀是一个非常复杂的逻辑控制过程。它只对刀具进行编码而不对刀套进行编码，刀具在刀库中的位置是
2、随机的。理想的随机换刀控制通常包括圆盘式刀库PLC控制程序和宏程序（固定循环换刀程序）两部分组成。PLC控制程序根据T码完成搜索刀库中的刀具，NC宏程序完成刀具交换的整个过程。2009-4-8 13:41 上传下载附件 (23.56 KB) 1随机换刀PLC程序设计以XH716加工中心（FANUC 数控系统）圆盘式刀库为例，刀库刀具交换的PMC控制程序设计主要考虑搜索目标刀具在刀库上的刀套位置、大小刀具管理和判别、刀库旋转方向（目标刀套最短路径）的判别、刀具数据的刷新和管理以及可预选刀具（主要为了可以缩短换刀时间），从而完成目标刀具的搜索，为刀具交换作准备。无论是西门子（SIEMENS）数控系
3、统还是发那科（FANUC）数控系统，它们接受的T码都是二进制数据 格式。因此在着手编制刀库PLC控制程序时首先考虑好选用功能指令的数据格式。这样就能保证正确选用功能指令，避免功能指令数据格式的不一致性。 PMC有很多类型，如SA1 、SB7等，要正确理解PMC已有的回转控制如图2、数据检索如图3、逻辑乘如图4和变址修改如图5等功能指令的用途，充分掌握合理应用数据检索指令完成对目标刀具所在刀套号的搜索；用回转控制指令解决刀库旋转最短路径的判别；用逻辑乘和变址修改指令完成刀具交换后的数据刷新；用比较指令解决大小刀具的判别，这样就可以比较容易简化一些复杂的判别和逻辑控制的程序。同时PMC控制程序还必
4、须考虑一些必要的报警提示信息和必要的互锁条件：比如机械手不在原位Z轴必须锁住；刀套翻下时刀库不得旋转；主轴刀具未松开机械手不得交换等。随机换刀要防止杜绝发生刀具交换不正确的乱刀现象，否则会发生由于刀具选错而使加工工件报废的可能。2009-4-8 13:42 上传下载附件 (32.78 KB) 2009-4-8 13:42 上传下载附件 (25.88 KB) 2009-4-8 13:42 上传下载附件 (25.68 KB) 2009-4-8 13:41 上传下载附件 (25.82 KB) 2 NC 宏程序 NC宏程序可以进行赋值、判断、比较、跳转、各种运算和轴运动指令。FANUC 0i数控系统系
5、列的NC宏程序可以通过读取、运用系统变量( G54.0-G55.7对应的变量号： #1000-#1015；)将PMC程序中大小刀具交换的条件状态位作为换刀宏程序判断跳步执行的条件，通过用户宏程序和PMC之间的信号应答，非常容易地实现了大小刀具的随机换刀；通过对机床数据的设定可以非常容易地使得轴移动到固定换刀点；可以定义不同的M 辅助功能代码与PMC控制程序有机结合激活每一步换刀动作，整个换刀执行过程之间的复杂关系就十分简单明了。使用系统变量和机床参数不仅是一个非常有效简捷的方法，而且可以简化PMC控制程序设计，最终共同完成复杂的刀具交换的过程。 下面是以XH716/XH718加工中心（FANU
6、C 数控系统）为例的随机换刀宏程序09002N010 #101=#4001 (存储当前G00/01/02/03状态) ;N020 #102=#4002 (存储当前G17/G18/G19状态) ;N030 #103=#4003 (存储当前G90/91状态) ;N035 IF#1001 EQ 1 GOTO 270 ； #1001：FANUC 系统变量号，对应PMC G54.1N060 G91G30 P2 Z0 M19 ； Z到第一换刀点, 参数#1241, 主轴定位,参数#4077N070 M87 ； 进入换刀模式N080 M80 ； 刀套倒刀 N090 G04 X1 ； 延时N100 M82 ；
7、 ATC扣刀N110 M83 ； 主轴松刀N120 M84 ； ATC交换刀具N125 M85 ； 主轴紧刀N130 M86 ； ATC回原位N140 M81 ； 刀套回刀 N145 IF #1000 EQ 0 GOTO 250 ； #1000：FANUC 系统变量号，对应PMC 54.0 N150 #4=#4120 ； # 4120:FANUC 模态信息的系统变量号,读入的T码赋给#4N160 T#4 ； 将赋给#4的T码再赋给TN180 M80 ； 刀套倒刀 N190 G04 X1 ； 延时N200 M82 ； ATC扣刀N210 M83 ； 主轴松刀)N220 M84 ； ATC交换刀具
8、N225 M85 ； 主轴紧刀N230 M86 ； ATC回原位N240 M81 ； 刀套回刀N250 G#101 G#102 G#103 ； 恢复G代码N255 M88 ； 换刀结束N260 M99; ； 子程序返回N270 #3000=1 ；#3000:FANUC 宏报警系统变量号 显示屏显示 M6 WITHOUT T CODEN280 M99 ；子程序返回根据系统变量#1000的状态，当#1000 EQ 0时完成对小刀与小刀或大刀与大刀的一次交换；当#1000 EQ 1时完成对小刀与大刀或大刀与小刀的二次交换，因为该盘式刀库机械手拔刀到位时无检测信号装置。宏程序中的主轴准停位置、换刀固定
9、点无论是FANUC数控系统还是SIEMENS数控系统都可以通过机床参数进行设定。3结束语随机换刀的控制过程是比较复杂的。将宏程序与PLC程序有机结合使得机床的换刀过程控制更为方便、简捷。PLC控制程序设计没有固定的模式。参考吸收他人好的设计思路，经过自己的理解动手编制，并在数控机床上通过调试才会有更深刻的体会数控回转工作台由交流伺服电动机驱动, 在它的输出( b2 P# l% v8 w. g. J三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa轴上接连轴器, 再接一级齿轮减速器。该数控回转工作台由圆三维网技术论坛
10、) R I3 g0 G, R# n$ g柱齿轮传动系统、涡轮涡杆传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹三维网技术论坛& k. W! 1 n) g紧装置组成。: f$ o8 g: D& 5 eD. p6 $ p因为是涡轮涡杆传动与分度, 所以停位不受限, 并不像端; Q% V T( L8 x0 V! a齿分度盘一样, 只能分度固定的角度的整数倍( 5、10、15等) ,7 O4 t) - Q+ u4 g; W+ R而且偏转范围较大( 110- 70) , 能加工任何角度与倾斜度的孔# B* G B( # b8 v) r与表面。齿的侧隙是靠齿轮制造精度和安装精度来保持。大齿& Y; h2 Y7 l: u轮
11、的支撑轴与涡杆轴做成一个轴, 这种联结方式能增大连接的- Z- K. S1 s5 6 Z |刚性和精度, 更能减少功率的损耗。: f& g& v8 S9 r, p# k8 R其工作原理简述如下: V( _) ! d1 y, S# X三维网技术论坛回转工作台的运动由交流侍服电机驱动圆柱齿轮传动, 带6 l* ! Q: b4 md# K5 S. b3 o三维网技术论坛动涡轮涡杆系统, 使工作台旋转。当数控回转工作台接到数控# & a0 r$ j, K! 三维网技术论坛系统的指令后, 首先松开圆周运动部分的涡轮夹紧装置, 松开三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|invent
12、or|solidedge|solidworks|caxa) # P2 C! M) e涡轮, 然后启动交流侍服电机, 按数控指令确定工作台的回转 Z- b y% E, $ $ i0 S7 _l 方向、回转速度及回转角度大小等参数。5 % I! _6 , GC1 N三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa摆动部分的工作原理与此相同。三维网技术论坛) p1 L3 u, X; p1 l6 x需要说明的是, 当工作台静止时必须处于锁紧状态, 工作三维网技术论坛7 R* h: m$ % B台沿其圆周方向均匀分布6 个
13、夹紧液压缸进行夹紧。当工作台三维网技术论坛3 - h6 w9 K: / A不回转时, 夹紧油缸在液压油的作用下向外运动, 通过锁紧块( y) W/ m7 R, M4 U! e6 j仅仅顶在涡轮内壁, 从而锁紧工作台。当工作台需要回转时, 数三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa 8 ! w- y e控系统发出指令, 反向重复上述动作, 松开涡轮, 使涡轮和回转1 h6 n! h) L3 L/ j# R3 I3 o& t# v* s工作台按照控制系统的指令进行回转运动。0 I1 Q$ X; p# _! N
14、, L5 数控回转工作台的设计和计算% V& K3 % % # o! L( m3 b5 I三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa由图2 可知, 整个数控回转工作台按照功用不同可以分为三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江, E: y# D+ M! A- H两个组成部分, 即圆周回转部分和摆动部分, 在圆周回转部分和( u$ _9 ?3 s3 r v摆动部分中, 又可以按照传动结构分为两个部分, 即齿轮传动部 yM4 I& sP# d% N3 B: _分和蜗轮蜗杆传动部分
