032-在SIEMENS 840D上用NC结合PLC实现随机换刀

在SIEMENS 840D上用NC结合PLC实现随机换刀
（武汉华中自控技术发展有限公司，430077）
安波
NC Integrate PLC achieve CHANGE TOOL In SIEMENS 840D
AN Bo
（Wuhan Huazhong Automation，Hubei,Wuhan,430077）
关键词:随机换刀、840D、刀库
Keyword：Random Change Tool、840D、T ool magazine
实现自动换刀的方法很多，因机床结构不用、数控系统不同而不同，但最终目的都是要实现安全、方便、快捷的自动换刀以提高机床的工作效率。

本文就以在SIEMENS 840D上，不使用刀库管理选件，用NC 结合PLC程序来完成随机换刀，NC程序完成换刀动作，PLC程序完成动作连锁。

1．概述
随机换刀即刀具存放的位置不固定，随着刀具更换过程随时发生改变。

随机换刀可以大大的缩短换刀的时间，从而提高机床的工作效率。

刀位号也称刀座号，即存放刀具的刀库位置编号。

换刀包括新刀具准备、刀具更换和旧刀具入库三个过程。

对于有些加工中心新刀具准备、旧刀入库是可以在机床处于加工状态进行的，不影响机床加工。

刀具更换在机床一道加工工序完成后进行，机械手到安全位置认为刀具更换完成，下一道加工工序开始执行。

旧刀具入库在刀具更换完成后执行，对于多数链式刀库和矩阵刀具，旧刀入库是可以在机床处于加工状态进行的。

这样就缩短了换刀过程中过多的等待的时间。

刀具分为普通刀、宽刀、长刀，普通刀具只占用一个刀位，宽刀占用三个刀具（左右各占用一个）、长刀占用一个刀位，但存放位置有要求。

普通刀具和宽刀分配一部分刀位，长刀分配一部分刀位，长刀分配的刀位优先放长刀，如果普通刀具和宽刀刀位已满，才可以将普通刀具和宽刀存放在长刀刀位。

而长刀只能存放在分配的长刀刀位，如果长刀刀位已满，则将长刀放到刀具出库刀位上。

刀具在新刀入库时区分其大小和长短，新刀入库后，在调用刀具时不需要区分刀具大小及长短。

2．全局变量定义
a)_NUM[N]：用于存储刀位上存放的刀具号码；
_NUM[20]为“200”，表示在20号刀位上，存放的刀具号码为“200”。

b)_POS[N]：用于存储刀位占用情况；
该值为“0”表示空闲，该值为“1”表示被占用。

c)_JDH：存储当前主轴上的刀具号码；
d)_XDH：存储需要上装的新刀具号码；
e)_N：过渡变量，用于存放寻找到刀号的刀位号码；
f)_M：过渡变量，用于存放寻找到的空刀位号码；
g)_DHG：刀号过渡中间变量；
h)_EAI[N]：新刀具入库变量；
_EAI[12]=120，表示在入刀库位置“12”上，刀号为“120”的刀具需要入库。

i)_EAO[N]：旧刀出库变量；
不需要位置对应，只需要输入需要出库的刀具号码。

N---为定义的任何数值。

j)_EAG：新刀入库/旧刀出库过渡参数
k)_EAN：新刀入库/旧刀出库过渡参数
3．刀具区分
刀号+“.1”：表示宽刀，需要占用3个刀位；
刀号+“.2”：表示长刀，需要放入长刀刀位分配部分；
通过取整运算来判断长刀、宽刀；
TRUNC( )：取整；
4．新刀自动入库
在变量_EAI[N]中输入新刀入库号码，区分刀具大小、长短，N代表是刀位号。

输入完成后，执行新刀具入库程序。

可以多把刀具一起入库，只需要把需要入库的刀具放入刀位，然后在变量里对应输入刀具号码，执行新刀具入库子程序。

入库子程序（L607）：
IF $P_ISTEST==1 GOTOF N10 ；判断是否选择了程序测试
IF $P_SIM==1 GOTOF N10 ；判断是否在程序模拟IF $P_DRYRUN==1 GOTOF N10 ；判断是否选择了空运转
STOPRE
IF $A_IN[1]==1 ；判断第一个入刀位是否存在刀具，$A_IN[1]信号来自刀位检测开关
_EAN=1
WHILE ($A_IN[1]<>1) M85 ；刀具放松M85，刀具拉紧M86 MSG(“刀具正在放松”) ENDWHILE 相关PLC 程序：
3． 结语
随机换刀是完成自动加工的一个部分，完成多工序的自动加工还涉及到铣头的交换、铣头转位、框架偏移等多方面。

由于篇幅原因就不做详细介绍，就介绍了在SIEMENS 840D 上用NC 程序结合PLC 程序完成随机换刀，希望能对同行的工作有帮助，望大家批评指导。

L6072 ENDIF ……
IF $A_IN[12]==1；判断第十二个入刀位是否存在刀具，$A_IN[1]信号来自刀位检测开关 _EAN=12 L6072 ENDIF …… _EAG=0 _EAN=0 N10 M17
子程序L6072: ……
N10 _EAG=TRUNC(_EAI[_EAN]) ；输入变量_EAI[_EAN]的新刀号码取整赋值给_EAG IF _EAG==0
MSG(“输入的刀号错误，请重新输入再执行”) M00
GOTOB N10 ENDIF
IF _EAI[_EAN]==_EAG+0.1
GOTOF N100 ；跳转刀寻找大刀程序 ELSE
IF _EAI[_EAN]==_EAG+0.2
GOTOF N200 ；跳转到寻找长刀程序 ENDIF
GOTOF N300 ；跳转寻找刀普通刀具程序 N100 ；大刀寻找刀位 _M=14 ；第14~23号刀位离刀具位置最近，刀位13~24用于存放普通刀具和大刀具，由于靠最边上的不能存放大刀，所以寻找空刀位只在14~23号刀位。

WHILE (_POS[_M-1]==1) OR (_POS[_M+1]==1) OR (_POS[_M]==1) ；寻找3个连续的空刀位 _M=_M+1 IF _M>23
GOTOF N350 ；在14~23号刀位没有找到合适的空刀位。

ENDIF
ENDWHILE
GOTOF N2000 ；入库过程 _M=2 ；大刀具在自己分配的刀位内，没有找到合适的空刀位，再到长刀刀位部分寻找。