三菱CNC专用换刀指令在加工中心刀库中的应用8056.pdf

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1、三菱 CNC 专用换刀指令在加工中心刀库中的应用 武汉三菱工控技术中心 黄风 本文叙述了三菱 CNC 专用换刀指令在加工中心的斗笠式刀库和机械手刀库中的使用方法。关键词：三菱 CNC 专用换刀指令 斗笠式刀库 机械手刀库 目前在加工中心和车铣中心的刀库一般可分为两种：一种是刀套中的刀具固定，即工作过程中每一刀套中装的刀具是固定的。其代表是斗笠式刀库。另一种类型的刀库在工作过程中，每一刀套中所装的刀具可能是变化的，其代表是机械手刀库。由于这两类刀库的换刀方式不同，调试人员在编制换刀程序时要采用不同的方法，在三菱 CNC 的 PLC 开发软件中提供了专用的换刀指令。现结合机械手刀库的换刀宏程序，详

2、述如下：1名词术语 由于 GX-DEVELOP 软件应用手册中的名词术语较为混乱，在本文中予以的规范如下：1.1 刀具指具体实施切削工件的工具，每把刀具可予以编号，选刀时直接指定刀具号。1.2 刀套指卡装的刀具的装置。刀套也有编号。1.3 刀盘刀库中的旋转体。带动刀套运动。1.4 换刀位置刀库中的特定位置，只有在此位置上的刀具才能换到主轴上。2换刀过程中的动作顺序 2.1 斗笠式刀库的换刀顺序 各轴（X，Y，Z 轴）运动至第 1 换刀点刀库前进卡刀主轴松刀Z 轴上升至第 2 换刀点刀库后退旋转选刀刀库前进Z轴下降至第1换刀点主轴锁刀刀库后退换刀完成 2.2 立式刀库换刀顺序 Z 轴运动至第 1

3、 换刀点主轴松刀，吹屑Z 轴运动至第 2 换刀点关闭吹屑拔出定位销刀盘旋转选刀打入刀盘定位销Z 轴下降至第 1 换刀点主轴锁刀Z 轴运动至原点换刀完成 2.3 机械手刀库换刀顺序（M6 换刀指令前，用 T 指令完成选刀）刀盘旋转选刀完成刀套垂直放下Z 轴运动至第换刀点机械手旋转卡刀主轴松刀机械手旋转换刀主轴锁刀机械手回原点刀套水平收回刀库换刀完成 2.4 简易转塔换刀 X、Z 轴运动到换刀点刀塔正向旋转选刀暂停 0.3 分刀塔反向旋转锁紧换刀完成。3.三菱 GX-DEVELOP 软件专用的换刀指令 三菱 GX-DEVELOP 软件中，可使用的专用换刀指令有 13 条。其中有刀号的搜寻、刀盘的旋

4、转、主轴的换刀、刀号写入，刀号读出，就近选刀旋转方向，旋转步数的确定，制做一环形计数器等，现以斗笠式刀库和机械手刀库为例，详述专用换刀指令的使用。3.1 刀库及换刀参数的设置 在使用专用换刀指令时，文件寄存器 R2950-R3639 已被规定用于换刀指令特殊的用途，必须通过 PLC 程序加以适当的设置，PLC 程序如下：3.2 设定刀具号（以 24 把刀为例）向刀库中的 R3000-R3079 顺序写入刀具号（刀库就像一酒店内的环行客房，R3000-R3024 就是每个房屋的固定门牌号码，刀具就是住在每门房屋的客人。S.ATC.K11 指令就是一次性顺序安排所有客人住进客房）3.3 就近选刀指

5、令 就近选刀：即按最短的行程旋转刀盘。在编制 PLC 程序时，核心就是“选刀”，即发一个选刀指令，驱动刀库正向或反向旋转，直到“换刀位置刀号”与“所选刀号”相等，才使刀盘停止旋转，执行后续的换刀动作。“换刀位置”是刀库上的一固定位置，只有在这个位置上的刀具才可能被换至主轴上。在刀盘旋转时“换刀位置”中的刀具号是不断变化的。在 PLC 程序中用一停电保持的文件寄存器 R 来表示“换刀位置”（如 R3000）当刀盘旋转时，用刀盘计数器的计数脉冲改变 R3000的值。R3000 的“数据”就是“换刀位置”的“刀号”。“选定刀号”是主加工程序中，用 T 指令选取的刀号。就近选刀这条指令能根据“换刀位置

6、刀号”与所选刀号的数值自动驱动 M200=ON 或OFF。当 M200=ON 则刀盘正转，M200=OFF，则刀盘反转，但使用这条指令前必须进行若干设置，示例如下：（RnR500用以指定参数设置缓冲区的起始地址.在指定的参数设置缓冲区内，不设置具体的内容，只设置存放具体数据的文件寄存器的地址号。如在 R500 内指定一个文件寄存器的地址号 513，则文件寄存器 R513 用以设置刀盘旋转的相关参数，如刀盘从“0”或“1”开始计数，是否就近选刀等。（Rn+1）R501指定“换刀位置”文件寄存器地址号，该地址号存放于 R501 中。（Rn+2）R502指定“选定刀号”文件寄存器地址号，该地址号存于

7、 R502 中。（Rn+3）R503指定一个文件寄存器地址号存于 R503 中，该文件寄存器中的数值是 NC 经计算出的为选刀，刀盘应转动的步数。旋转指令的前期设置示例：图 4.旋转指令的前期设置 经以上设置，则 R513用于设置刀库旋转参数 R3000换刀位置寄存器 R636选定刀号寄存器 R1920应旋转步数寄存器 则刀盘旋转动作如下：图 5.中 M15 刀盘旋转启动指令由主加工程序发出。M200 用于确定刀盘正反转。由就近选刀指令发出。M750 刀号相等用于切断刀盘正反转。3.4“换刀位置”寄存器中刀具数据的获取 刀库的旋转由刀库计数器予以检测，刀盘不断旋转，“换刀位置”寄存器中刀具数据

8、也不断改变，检知“换刀位置”中的数据则由以下两条指令予以完成。3.4.1 刀盘正转 图 6.刀盘正转指令 3.4.2 刀盘反转 当刀盘正转脉冲或反转脉冲驱动上述指令后，在换刀位置 R3000 中的数据不断变化，R3000 的数值就表示了出现在“换刀位置”中的刀号。“选择刀号”由 R36 中的数据表示，这是 NC 中已经规定了的。由于 R3000 和 R36 中出现的是 BCD 码，所以进行比较之前还须进行二进制转换。经过以上处理，获得了：“换刀位置”的刀号数据和“选择刀号”的刀号数据，这就可以进行比较，以获取停止旋转条件。通过 S.ROT.K1 指令获取旋转方向，最终完成旋转选刀。3.5 机械

9、手刀库的换刀 机械手刀库与斗笠式刀库的最大区别在于，斗笠式刀库的刀套号始终于刀具号相对应。刀具号始终是环形排列。而机械手刀库中的刀套号与刀具号是不一致的。因为机械手刀库在换刀时是通过机械手将主轴刀具与换刀位置刀具相交换，其刀具号就不是环形顺序排列，而是环形随机排列。因此在 PLC 程序中处理稍显复杂些，换刀指令有一条专用于主轴换刀：该指令的含义就是当换刀信号=ON 时，将主轴刀具号与换刀位刀具号相交换。该指令执行前要做相应的设置。3.5 刀套标签和实际刀具的对应关系 在 NC 的“刀具登录”画面上，每驱动“刀盘正转”或“刀盘反转”指令，就可观察到MG1-MG80(对应 R3000R3079)中

10、的数据在改变，实际上是在做环行移动。如果驱动主轴换刀指令，则环行刀具排列就不是顺序的，而是随机排列。在实际调试中，对于机械手刀库，经过多次换刀后，刀套标签所对于的实际刀具已完全不同，用户要求随时了解每一刀套内的实际刀具，这可以通过程序处理后在“刀具登录”画面上观察到。在 PLC 程序中，做一环行计数器，用其代表刀套的实际运动。再将该环行计数器的值送入专用指令所规定的指针寄存器 R2965,这样在“刀具登录”画面上就可观察到每一刀套内的实际刀具。PLC 程序处理如下：综上：在使用专用换刀指令的前提下，整个刀库可以看成是酒店内的环形客房。R3000-R3079 是客房的固定门牌号码。刀具是住在每间

11、客房的客人。刀盘每旋转一次,房间里的客人就整体顺时针或逆时针移动一次.斗笠式刀库中,客人全部是环行顺序排列，而机械手刀库中的刀套号与刀具号是不一致的，客人是环形随机排列。.一个刀库可以看成三套运动系统,R3000-R3079 是固定的门牌号码,它的数值由刀盘运动指令确定.刀套也可以看做是一环形运动系统,用环行计数器指示其运动位置.将其数值赋予指针R2965,在显示屏上可观察到 MG 刀套对应的实际刀具.刀具也做环形运动,由 S.ATC.K7/S.ATCK8.驱动其做环形运动,其刀具号在 R3000-R3079中反映.而且只要驱动 S.ATC.K7/S.ATCK8 指令，则在屏幕上 MG1-MG80 立即对应显示为R3000-R3079 的值。虽然使用其他的指令也可以编制换刀程序，但使用专用换刀指令更快捷一些。而且可以在屏幕上观察到刀具的变化，对于机械手刀库尤为适用。只是使用专用指令的前期设置比较繁难，使用时应予以注意。