摘（zhāi）要：在（zài）一台帶運刀機械（xiè）手的臥式加（jiā）工中心，通過（guò）刀庫初始化和 NC 參（cān）數設置，再由 PLC 執行相關邏輯動作並完成相（xiàng）應的步驟應答，實現刀庫提前備刀與必要的異步還刀動作，既保證了此類刀（dāo）庫的高效利用率，又發揮了西（xī）門子 828D 刀具管（guǎn）理功能的（de）雙（shuāng）保險監控功能（néng）。

     西（xī）門子828D 係統的刀（dāo）具管理功能是其（qí）一大亮點，在（zài）帶有刀庫的加工中心運用該（gāi）功能（néng）可（kě）以完成刀具的手動和自（zì）動（dòng）更換，相比單純由 PLC 控製的換刀（dāo），刀具檢（jiǎn）索、數據刷新、手動換刀識別等很多任務通過 HMI 和 NC 完成，極大地（dì）減（jiǎn）少了 PLC 程序（xù）的開發量，程序脈絡更加清晰，可（kě）讀性和安全性更強。

 

   

     刀庫（kù）旋轉由普通電動機完成，刀庫運刀機構由液壓機構驅動搖臂座執（zhí）行刀庫側、待機位，以及主（zhǔ）軸側3個位置的切換，刀庫換刀機構同樣由液壓機構驅動機械手完成刀（dāo）庫側與（yǔ）主（zhǔ）軸側（cè）的（de）抓刀與放刀、拔刀與插刀、刀（dāo）具180°交換（huàn）的動作，同時還有主軸液壓鬆（sōng）緊刀等動作。

     刀庫初始化主要是對刀具管理進行的（de）刀庫數量、刀位數量、緩衝區數量、找刀策略等（děng）進行基本設置。在新版本 V4.7 係統，在 Operater 界麵上通過【主菜單】→【NC】→【刀具管理】使用刀庫（kù）模板進（jìn）行刀（dāo）庫初始化，這裏仍采用 TOOLBOX 光盤裏提供的初始化程（chéng）序 Mag_conf.mpf 進行刀庫初始化，與普通圓盤機械手刀庫（kù）的主要區別是找刀（dāo）策略參數一行（háng）“N70PLACE_SEARCH = 257 ”，表示此待機位換刀機構應（yīng）設置為固定點換刀（dāo）。

     相關的換刀子程序、程序段搜索處理等刀庫文件可以從TOOLBOX 光盤examples\04.07\Tool_management 中查找，並修改好複製到係統數（shù）據（jù）的製造商循環文件中，包括（kuò）如下文件：L6.SPF ： 換刀子程序，實現（xiàn）刀庫的主要動作TCA.SPF ：刀具（jù）激（jī）活CYCPE_MA.SPF ：程序（xù）段搜索處理程序在換刀子程序 L6 中，首先判斷預選刀號是否在（zài）主軸上、是否處於程序測試、模擬方式、卡爪上是否有刀（dāo），以決定是否繼續執行換（huàn）刀，通過3個浮點數用戶數據接口使（shǐ） Y 軸、Z 軸、SP 主軸（zhóu）分別運動到換（huàn）刀位和定向（xiàng）停角度，執行 M206 換刀。

     建立傳輸（shū） / 響應步驟表的目的是向刀具管理報告任務完成（chéng）的應（yīng）答和刀庫（kù）當前換刀動作的狀態等。此（cǐ）待機位鏈式刀庫的換刀步（bù）驟較多，需建（jiàn）立傳輸 / 響應步驟表，在完成換刀動作的同時響應對應的步驟，以通知刀具管理（lǐ）當前的刀具和刀庫狀態（tài）。刀具管理指令的傳輸 / 響應流程見圖2。

 

     根據西門子828D 刀具管理的設置規則，把真（zhēn）實刀庫表示為“1”，真實（shí）刀庫中的某個刀位（wèi）用刀位號表示，但是刀庫中的刀位往往較多（duō），很難逐個列出。所以用（yòng）“0，1”代表新（xīn）刀源地址，實際地址在 DB4300.DBW6 和 DB4300.DBW8 中；用“0，2”代表舊（jiù）刀目標地址，實際地址在 DB4300.DBW18 和 DB4300.DBW20 中；用“1，n”代表刀庫中第 n 號到位，n 初始值為0，PLC 中映射到 DB9901.DBW2。

     緩衝區刀庫表示為“9998”，那麽“9998，1”代表主軸（zhóu） ；“9998，2”代表卡爪1 ；“9998，3”代表卡爪2，並且將從刀庫抓取新刀的卡爪（zhǎo）始終定義為“卡爪（zhǎo）1”，將抓取主軸上舊刀後準備還回刀庫的卡爪始終定義為“卡爪2”；裝刀點表示為“9999”，本項目隻有1個（gè）裝刀點，所以（yǐ）用“9999，1”表示。

刀完成的響應步驟，在（zài）數據塊 DB9901 中定義當前刀位號與主軸刀號（hào）的傳遞，以及異步還刀時（shí）卡爪2刀（dāo）號與刀庫當（dāng）前刀號的傳遞（卡爪2上的刀要還到刀庫中哪個刀位上）。由程序隨時刷新 DB9901 的當前刀位（wèi）號，3個數（shù）據塊的部分預定義示例見圖3。

     為了便於維護及更換刀庫刀具，要求刀庫（kù）中刀具為固定點換刀，即區別於普通圓盤式刀庫的隨機換刀，而且為了提高換刀效率和加（jiā）工效率，要求換刀後（hòu）機械手運動到待機位（如圖（tú）4中（zhōng）狀態1）NC 程序即開始加工，同時執行 T 備（bèi）刀指令（lìng），準備下一把（bǎ）待加工的刀具。備刀完成後，機械手仍然停（tíng）在到圖4狀態1待（dài）機位等待下次執行 M06換刀命令。

     執行圖 4 中第 9~17 步。當係統應（yīng）答完換刀完成即開始執（zhí）行後續加工程序，此（cǐ）時 PLC 中的換刀動（dòng）作繼續從（cóng）第 9 步往後執行（háng），根據西門子係統規則，必須有換刀（dāo）指令才（cái）能進行同步響應，否則會有係統報警，異步響應則可以（yǐ）隨時響應，不需要命（mìng）令。所以此時從卡爪（zhǎo）2還刀到刀庫結束後（hòu），需（xū）要應答（dá）圖3中 DB9902 的第 8 步應答，對應 NC/PLC 接口地址為 DB4200.DBX1.0，同（tóng）時需要將目標刀位賦值給 DB9901.DBW14完成刷新，如圖6所示。

     T 指令預選刀，對應指令為 DB4300.DBX1.2，當 M06 換刀完成後執行（háng）了 T 指令時，PLC 中即刷新了前麵（miàn） M06 換刀時的（de） DB4300.DBW20，所以應該在上麵異步還刀過程中監控（kòng）預（yù）選刀指令 DB4300.DBX1.2，當（dāng）出現該指令時即設置記憶舊刀號的標（biāo）誌位 M120.0，並且應將 DB4300D.DBW20 賦值給用戶自定義（yì）變量 DB9025.DBW64 保存起來，以便給異步還刀判斷（duàn）舊（jiù）刀（dāo）的目（mù）標刀（dāo）位號使用。同時需要建立還刀過程中標誌位（wèi） DB9025.DBX53.0，因為 T 指（zhǐ）令備（bèi）刀動作必須在（zài）異步還刀動作結束後再執行。T 指令備（bèi）刀結束需要應答所有步驟（zhòu）完成（chéng），即 DB4200.DBX0.0。部分 PLC 程序見圖7。

 

      如果是程序加工的最後，需要將主（zhǔ）軸上（shàng）最後一把刀（dāo）放入（rù）刀庫（kù），則需要在 M06之後（hòu）執（zhí）行 T0。此時，注（zhù）意 PLC 換刀動（dòng）作中設計單獨的判斷邏輯，即通過 DB4300.DBX1.3 命令，在應答完還刀結束後，從圖4中第12步直接跳回到第1步（bù）即可。T0結束的應答也屬於備刀結束應答，同樣應答所有步驟（zhòu）完成，即DB4200.DBX0.0。

     初次備（bèi）刀即程序開始時調用第一把刀，此時屬於隻（zhī）抓新刀、無舊刀的特（tè）殊情況，對應（yīng） NC/PLC 接口命令（lìng）為 DB4300.DBX1.4；重複備刀，是考慮到操作者編程重（chóng）複編寫備刀指令 T，或備刀完（wán）成加工一段時間後，之前備的刀不想用，重新輸入 T指令備刀，那麽這個時候就要判斷卡爪1上是否有刀，如果有刀要先還刀，再重新備刀，如下程序 MPF1所示。

 

     臥式加（jiā）工中心配合（hé）轉台（tái）功能，在對箱體等類型零件進行銑削或孔加工時（shí），所需的刀具（jù）數量往往較多，巨大的刀庫往往需要單獨放置在機床一側，空間位置（zhì）限製（zhì）了像傳統圓盤機械手（shǒu）刀庫那樣簡便的換刀動作，需要在刀（dāo）庫與主軸之間增加待機位以及運刀（dāo）環節。通過828D 刀具管理在該臥加刀庫改造上的應用，即發揮了刀具管理（lǐ）的安全（quán）性（xìng）和可靠性，又成功解決了加工異步（bù）還刀及待機位提前備刀問題，極大提高了（le）此類臥加的加工效（xiào）率，不失為此類加（jiā）工中心設計及改造的一（yī）個高（gāo）效且實用的途徑（jìng）。