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轴运动至第一换刀点——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

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：

（Rn——R500——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：

 

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：

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

 

 

 

 

 

3.4.2刀盘反转

“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。

●“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：

 

 

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R3000—R3079)中的数据在改变，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：

 

●.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。