加工中心自动换刀过程PLC编程技巧

加工程序和PLC程序关系示意图PLC程序是数控机床正常运转的软件核心，是连接NC和机床的桥梁，也是机床电气设计人员调试机床的关键。
 
一个完善的PLC程序不仅能使机床正常运行，还要让人看起来一目了然，既为自己调试提供方便，还能帮助维修人员查找故障和分析原因。下面就XH756B系列卧式加工中心配SIEMENS802D数控系统时，在自动换刀过程中机械手的编程技巧作一介绍。
 
首先简单介绍一下刀具交换装置的基本情况，刀库是可正反向旋转的链式刀库、装在刀具交换装置上的机械手用15个步骤将刀库中的刀具交换到主轴，并将主轴刀具还回刀库对应的刀套中。为尽量缩短换刀时间，我们采用刀具预选与零件加工同时进行的方式来压缩换刀时间。机械手动作顺序如下：
 
步骤 1：平移缩回，抓刀库中预选的刀具：步骤2：拔刀伸出，拔出刀套中的刀具：步骤3：平移伸出，离开刀库侧抓刀位置：步骤4：拔刀缩回，机械手缩回：步骤 5：摇臂伸出，摇臂转向主轴侧：步骤6：平移伸出，抓主轴刀具：步骤7：拔刀伸出，拔出主轴中的刀具：步骤8：换刀正转或反转，刀具交换：步骤9：拔刀缩回，将预选刀具插入主轴：步骤10：平移缩回，机械手离开主轴：步骤11：摇臂缩回，摇臂转向刀库侧：步骤12：拔刀伸出，准备将主轴刀具送回刀库：步骤 13：平移缩回，机械手移向刀库：步骤14：拔刀缩回，将主轴刀具插入刀库：步骤15：平移伸出，离开刀库侧抓刀位置。
 
以上15个步骤可分为如下4个阶段：
 
第1阶段：抓新刀。Txx代码控制刀库按就近方向转动到编程刀具所在的位置，到位且有刀库定位I信号后启动机械手，经过步骤1→步骤2→步骤3→步骤4，将编程刀具抓在手上等待换刀。
第2 阶段：换刀。M06启动换刀固定循环“TOOL”。“TOOL”控制各坐标移动到换刀位置，并用M90通知PLC启动换刀，PLC用M90信号请求NC “读入禁止”并启动机械手换刀步骤5→步骤6→步骤7→步骤8→步骤9→步骤10→步骤11，同时用步骤5的到位信号控制刀库转到主轴刀号的位置。
第3阶段：还刀。步骤5启动的刀库旋转停止且有刀库定位I信号后，启动机械手步骤12→步骤13→步骤14→步骤15，将主轴刀具还到刀库中并将记忆主轴刀号的存储器更新。步骤11完成后，取消“读入禁止”，激活刀具参数，加工程序和机械手还同时进行。
 
第4 阶段：抓预选新刀。在M06的下一段紧跟下道工序要用的刀具号Txx，刀库在完成还刀动作后可在零件加工的同时启动机械手步骤1→步骤2→步骤3→步骤 4，将下道工序所用的刀具预选抓到机械手上，等待M06启动后面的换刀动作，这样大大缩短了刀具交换的时间，提高了工作效率。
 
注意事项：
Txx和M06不能编在同一程序段内：
在固定循环TOOL中，所有位移程序段应加G153(段有效)取消基本偏移：
三个换刀过程：①装刀：主轴无刀，Txx/M06直接安装编程刀具：②换刀：主轴有刀，交换编程刀具和主轴刀具：③还刀：主轴有刀，编程T0，将主轴刀具还回刀库。
主轴准停角度利用PLC浮点参数MD14514[0]：$MN_USER_DATA_FLOAT[0]
本编程方法的核心是将机械手动作按时序分成共15个步骤。“步骤”存储在一个中间的变量中，该中间变量点占一个字节，每个“步骤”完成后将中间变量的值修改为下一个“步骤”，而整个步骤全部完成后将中间变量置为零，下一个换刀指令到来后又从步骤1开始执行。这样不仅使PLC程序简单、直观，而且由于“步骤” 是唯一的，这样就能避免信号之间的互相干扰，编程人员再也不用绞尽脑汁来为每一个输出信号加各种限制条件，巧妙利用“变量”达到事半功倍的效果。加工程序和PLC程序关系见下图。

图

此外，刀库运转、托盘交换等也可以用这种方法来编程