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1、 第十章、加工中心换刀程序分析 本章以一台立式加工中心的换刀程序为例，分析换刀程序的程序结构、程序内容，加工中心的生产厂家为XX丽伟计算机机械股份，VB系列机床，采用的是FANUC-0IMB系统。 该机床的换刀机构包括：刀库、机械手、主轴拉刀机构。刀库采用侧装式，安装在立柱上，由三相异步电机通过减速机构带动刀库旋转，通过接近开关检测刀库计数和刀库回零。换刀时位于刀库最下位置的刀套在刀套抬起/落下油缸的驱动下可完成抬起落下动作。机械手的旋转、抬起落下等动作是在机械手电机的驱动下，通过一套凸轮机构来完成，换刀动作平滑、快速。由接近开关检测机械手的关键位置，配合换刀时的其它机构的动作。主轴拉刀机构完
2、成主轴刀具的夹紧和松开操作，并有接近开关检测主轴刀具的夹紧或松开状态。10.1 加工中心的换刀程序分析 机床外观 主轴和机械手 刀套落下动作 换刀过程中 这种类型的加工中心的整个换刀过程包括刀库找刀和换刀两个独立的动作。 刀库找刀也叫刀具调用，当机床的操作者通过程序命令，例如：T12，从刀库调用12号刀时，PMC检索12号刀具所在的刀套号，再进展刀库正反转判别，控制刀库旋转；当然还有手动刀库的旋转操作，完成手动装卸刀具。 换刀动作集合了刀库、机械手、主轴三方面的动作，整个过程是一个顺序动作的过程，通过顺序动作的步骤一步步完成换刀。以程序控制自动换刀来解释整个换刀过程输入换刀指令：T*并执行循环
3、启动程序处理输出通过F26将T代码输出至PMC。PMC对刀具号进展检索处理检索判断出该刀具在不在刀库，如果在进一步找出该刀具放在哪一个刀套内。刀库旋转控制根据检索到的刀套号，控制刀库旋转。刀库旋转到位停止，刀具调用动作完成。M06的处理当程序处理到M06时，启动整个换刀动作换刀准备动作：机械手待位状态、机床各轴到达换刀位置、主轴定向。换刀步骤1刀库侧，刀套下刀套由水平状态变为垂直状态换刀步骤2机械手旋转60度抓刀换刀步骤3主轴刀具松开、主轴清洁吹气换刀步骤4机械手拔刀落下、旋转180度交换刀具、机械手抬起装刀。换刀步骤5主轴刀具夹紧换刀步骤6机械手旋转60度回原位换刀步骤7刀库侧，刀套上由垂直
4、状态转为水平状态换刀完成该机床的PLC类型为SB7，下列图是该程序的清单，与换刀有关的程序容出现在一级程序、二级程序，没有为换刀专门编写子程序。因为，换刀过程中机械手动作较快，机械手的60度、中间点、180度的检测信号出现的时间很短，所以将这局部的程序放在一级程序，保证8ms能处理到这种信号。在二级程序中，换刀程序包含:刀具检索、换刀过程状态记忆、手动换刀、自动换刀。一级程序中的换刀程序分析:一级程序中只是将需要快速处理的换刀程序信号做了一个收集，没有顺序动作，包括以下处理容：1机械手返回点、中间点、停止点的程序分析：1、k3.1用来设定机械手接近开关的类型,当接近开关使用常开触点时,设定k3
5、.1为1，使用常闭触点时，设定k3.1为0。三段程序处理机械手返回点、中间点、停止点的信号。2、该机床的换刀机械手采用凸轮机构，动作快,机械手位置信号都是窄脉冲信号，将这些信号的处理放在一级程序，保证每8ms有一次刷新。3、机械手有两个中间停止点，60度和180度两个位置，在60度位置时，机械手电机继续旋转但机械手不转，而执行机械手向下拔刀；在180度位置时，机械手电机继续旋转机械手不转，而执行向上装刀。用一个接近开关配合两个检测挡块，当机械手转到这两个位置时R529.0均为1。2机械手离开停止点R529.2处理的是机械手离开停止点的状态，表示机械手已开场转动，后面程序中处理机械手60度旋转到
6、位、180度旋转到位等都用到这个信号。当机械手旋转60度、180度延时到达后将R529.2复位。k7.6为1时设定机械手的停止点使用60度和180度到达信号。当K7.6为0时，使用主轴刀具夹紧松开标志信号.4主轴刀具夹紧、松开故障处理在机械手转到60度时检测是否有主轴刀具松开X2.1的错误信号.在机械手转到180度时检测是否有主轴刀具夹紧X2.0的错误信号5主轴刀具松开处理：主轴刀具松开包括自动刀具松开和手动刀具松开，根据自动换刀动作在机械手旋转60度到达、拔刀过程、换刀过程、机械手装刀过程自动刀具松开。手动刀具松开是手动方式下，按送到按钮来执行。 从程序中分析，自动刀具松开是在第二步骤R54
7、0.1情况下，当机械手旋转到达60度R529.3后启动。当机械手再旋转180度R529.4到达后，下一个动作是主轴刀具夹紧。6机械手电机旋转处理 根据自动换刀的顺序过程，组合出在哪一个步骤机械手电机需要旋转，通过“或逻辑完成。 M95是机械手故障检查指令，R544.5用于检测机械手是否在停止位，如果不在正确的停止位置，执行M95指令时机械手继续旋转到正确位置。k7.6为1时设定机械手的停止点使用60度和180度到达信号,当K7.6为0时，使用主轴刀具夹紧松开标志信号.7刀库计数处理刀库计数处理程序，X4.5为计数开关输入地址，由K5.7来设定选用其常开触点或常闭触点，用典型的上升沿下降沿处理程
8、序获得计数脉冲R530.1上升沿信号，R531.7下降沿信号，使用根本逻辑指令编辑上升沿和下降沿指令比使用上升沿和下降沿功能指令节省程序的处理时间。R500.0为置1逻辑，用于给计数器的控制条件赋值。刀库计数说明：计数器的初始值为1R500.0，根据刀库的旋转方向(R531.3)来决定是正计数还是负计数。不对计数器进展复位(R500.0)刀库正转(R531.0)或反转(R531.3)时，对计数开关脉冲(R530.1)进展检测计数。D110是计数器的预设值，也就是刀库容量。D100记录的是当前的刀套号。8刀库旋转处理以下为刀库正转控制:R530.4为刀库手动正转启动，R536.0为刀库自动正转启
9、动，由检索程序判别，指定刀库正转启动。以下为刀库反转控制:R530.5为刀库手动反转启动，R536.1为刀库自动反转启动，由检索程序判别，指定刀库反转启动。二级程序中换刀程序的分析：1、刀库手动旋转控制：包括刀库准备处理、手动正转/反转刀库准备好信号条件包括：机床准备好F1.7、急停信号G8.4、刀库错误条件R536.5、刀库换刀位置刀套在抬起位R539.3。刀库手动正、反转控制。条件：不在刀具检索过程中R534.2，在手动方式R513.1、按刀库旋转按钮R584.3/按刀库正转按钮R577.0刀库正转启动程序，按刀库手动启动按钮,刀库正转;当刀库电机开场正转后，R530.4被复位。执行的结果
10、是按刀库正转按钮，刀库转位；松开按钮后，刀库再转一个刀套位。刀库反转启动程序，按刀库手动反转按钮,刀库反转后;当刀库电机反转运行后，R530.4被复位。执行的结果是按刀库反转按钮，刀库转位；松开按钮后，刀库再转一个刀套位。2、换刀时刀具表的处理：刀具表的处理流程刀库容量D110的赋值：由K地址定义刀库的容量K8.5=0,K5.1=0:刀库容量为20；K8.5=0,K5.1=1:刀库容量为24；K8.5=1,K5.1=0:刀库容量为30；K8.5=1,K5.1=1:刀库容量为32；刀具表D112的的赋值：刀库的容量D110+1数据转换BINBCD：D112D125 D100D120从刀具表中读出
11、当前刀套存放的刀具号判断主轴刀号、指令刀号、刀库刀套号的关系刀具容量赋值：K8.5,K5.1用于设定刀库容量:K8.5=0,K5.1=0,刀库容量为20；K8.5=0,K5.1=1,刀库容量为24；K8.5=1,K5.1=0,刀库容量为30；K8.5=1,K5.1=1,刀库容量为32；NUMEB为定义二进制常数指令，在程序中指定数据格式为两字节，将指定的数据赋值到D110，D110存储刀库容量数据。刀具表的赋值：D110定义刀库容量，D112定义为刀库容量+1，其作用是为刀具表容量赋值，D112为刀具表长度，这样，在刀具表D112中，D0可存储主轴刀号，D1存储一号刀套的刀具号。以此类推，直到
12、最后一个刀套。数据转换：进展BIN-BCD码的转换，主要用于COIN指令，COIN指令只能进展BCD码的一致性判别，D125的数据是刀具表的最大值，用来判别主轴刀号、待位刀号是否为空刀号。对当前刀套号D100进展BCD码转换成D120,用于对当前刀套号刀具的检索判别。读出当前刀套的刀具号：XMOVE指令为二进制编址数据传送指令，在这里这条指令从刀套表里读出当前刀套安装的刀具号，D112是刀套表的容量，D000是刀套表的首地址，D100是当前刀套，按照此，在刀套表中找出对应的刀具号，写到R587.判断主轴刀号、指令刀号、刀库刀套号的关系，再换刀时，使用到这些判断条件。1、判断主轴是否是空刀2、判
13、断主轴刀号是否等于指令刀号3、刀套是否有刀3、刀具检索处理：当执行T指令时，PMC首先在刀具表检索出T指令的刀具存放在哪一个刀套，刀具检索的处理的流程是：刀具检索的使能处理T代码的转换刀库刀具检索：从刀库中找出指令刀具的刀套号刀库旋转控制：将指令刀具的刀套旋转到换刀位刀具检索完成：为换刀做准备刀具检索使能处理：检索使能条件包括:刀套在抬起位R539.4,刀库停止状态R532.1,刀库没有报警R536.5,换刀没有报警R544.2。数控发出T指令F7.3后,启动R534.0并保持住，当检索的刀具在刀库换刀位刀套位置R535.4或指令刀具在主轴上时，检索使能复位。T代码的转换，该条指令完成刀具指令
14、代码的BIN到BCD转换，为后面进展指令刀具与检索到的刀具进展一致性判别指令做准备。DSCHB为二进制检索指令，在程序中检索指令刀具所在的刀套号，D112指定刀据表的大小，D00定义刀具表的首地址，F26指令的刀具号，R690存储检索出指令刀具所在的刀套。DCNV数据转换：进展数据BIN-BCD的转换，转换的数据用于判断指令刀具所在的刀套号与待位的刀套号是否一致。二进制方向判断:D110刀库容量，D100当前刀库计数值，R690为刀具刀套号地址，R689为刀具刀套号的前一个刀号地址，R534.7为刀具检索启动信号。数据转换：用于判断指令刀具所在的刀套号的前一个刀号与计数刀套号是否一致。判断刀库实际计数刀套号与指令刀具刀套号的前一个刀号是否一致，如果一致刀库开场减速。刀库旋转减速保持，由刀库旋转到位指令与实际刀具一致断开
