數控加工中心刀庫控製PLC設計及編程技巧

PLC是數控加工中（zhōng）心正常運（yùn）行的軟件核心，一（yī）個完善的PLC程序不僅能使數控加工中心正常運行，還要讓人看起來一目了然（rán），既為（wéi）自己調（diào）試提供（gòng）方便，還能幫助（zhù）維修人員查找故障和分析原因。　　一（yī）、數控加工（gōng）中心刀庫控製PLC設計　　　　1 控（kòng）製（zhì）要求　　　　數控加工中心刀具庫由六種刀具組（zǔ）成，按鈕SB1-SB6分別為（wéi）六種刀具（jù）選（xuǎn）擇（zé）按鈕；ST1～ST6為刀具到位行程（chéng）開關，由（yóu）霍爾元件構成。　　　　1.1 初（chū）始狀態時，PLC記錄當前刀（dāo）號。　　　　1.2 當按下按鈕SB1～SB6中的任何一個時，PLC記錄該刀號，然後刀盤按照離請求刀號*近的方向轉動。轉盤轉（zhuǎn）動到達刀（dāo）具位置時，到位指示燈發亮，機械手開（kāi）始（shǐ）換刀，且換刀指（zhǐ）示燈（dēng）閃爍。5 S後換刀結束（shù）。　　　　1.3 換刀過程中，其（qí）它換刀（dāo）請求信號均無效。換刀完畢，記錄當前刀號，等（děng）待下一次換刀請求。　　　　2 程序設計　　　　2.1 數控加工中心刀庫選擇PLC控製輸（shū）入、輸出地址（zhǐ）見表1。　　　　　　　　2.2 數控加工中心刀庫選擇PLC控（kòng）製接線（xiàn）圖如圖1。　　　　　　　　圖1 PLC控製接線圖　　　　2.3 根（gēn）據控製要求，數（shù）控加工中心刀庫選擇PLC控製梯形圖如圖2。　　　　　　　　圖2 PLC控製梯形圖　　　　3 程序說明　　　　3.1當1號刀具處在機械手的位置時，霍爾元件動作，即ST1動作，梯形圖中X11閉合，將K1傳人（rén）數據寄存器D0中；當2號刀具（jù）處在機械手的位置時，霍爾元件（jiàn）動（dòng）作，即ST2動作，梯形圖中X12閉合，將K2傳人（rén）數據寄存器D0中。以此類推，記錄當前的刀（dāo）具號。　　　　3.2 當請求選擇1號刀具時，按下請（qǐng）求刀具按鈕SB1，將K1傳人數據寄存器（qì）D1中，同時使M5置位，其它請求信號無效；同理，當請求選擇2號刀具時，按（àn）下請求刀具按鈕SB2，將K2傳人數據寄存器D1中，同時使M5置位，其它請求信（xìn）號無效。以（yǐ）此類推，記錄當前請求的（de）刀具號。　　　　3.3 M5置位後，比較（jiào）指令使得　　　　3.3.1 如果數據寄存器D0>D1，則M0閉合，執行減法運算D0-D1，運算結果存人D3中，然後將D3進（jìn）行比較。若D3>K3，則刀具（jù）盤離請求刀號逆（nì）轉方向*近，M10閉合，使得M18閉合，繼而Y2、Y3閉（bì）合，電動機帶動刀具（jù）盤逆（nì）轉；若D3=K3，則刀具盤離請求（qiú）刀號順轉方向（xiàng）*近，M11閉合，使（shǐ）得M19閉合，繼而Y2閉（bì）合，電動機帶動刀具盤順轉；同理，若D3<K3，則電動機帶（dài）動刀具（jù）盤順轉。　　　　3.3.2 如果數（shù）據寄存器DO=D1，則M1閉合，使得Y0閉合，到位指示燈亮，Y0常開觸點閉合，機械手開（kāi）始（shǐ）換刀（dāo），且Y1驅動換刀指示（shì）燈閃爍。經過5S後，T1動作，M5複位，換刀結束。　　　　3.3.3 當D0<D1時，M2閉合，M2常開觸點閉合（hé）。由於DO<D1，直接相減是一個負數，結果出錯，因而將D0加上（shàng）刀具總數後減（jiǎn）去D1，將得出的數據進行比較。重複以上（shàng）過程，使得D0=D1，機械手進行換刀操作。　　二（èr）、數控加工中心機械手換刀PLC編程技巧　　　　首先簡單介紹一下刀具交換裝置的基本情況，刀（dāo）庫（kù）是可（kě）正反向旋轉的（de）鏈式刀庫、裝在刀（dāo）具交換裝置上的機械手用15個步驟將刀庫中的刀具交換到主軸，並將主軸刀具還回刀庫（kù）對應（yīng）的刀套中。為盡量縮短換刀時間（jiān），绿巨人黄片软件采用刀具預選與零件加工同時進行（háng）的（de）方式來壓縮換刀時間（jiān）。機械手（shǒu）動作順序如下（xià）：　　　　步（bù）驟 1：平移縮回，抓刀庫中（zhōng）預選的刀具：步（bù）驟2：拔刀伸出，拔出刀套中的刀具：步（bù）驟3：平移伸出，離開刀庫側抓刀位置：步（bù）驟4：拔刀縮回（huí），機械手縮回：步（bù）驟 5：搖臂（bì）伸出，搖臂轉向主軸側：步驟6：平移伸出，抓主軸刀具（jù）：步驟7：拔刀（dāo）伸出，拔出（chū）主軸（zhóu）中的（de）刀具：步驟8：換刀正轉或反（fǎn）轉，刀具交換：步驟9：拔刀縮回，將預選刀具插入主軸：步驟10：平（píng）移（yí）縮（suō）回，機械手離開主軸：步驟11：搖臂縮回，搖臂轉向刀庫側：步（bù）驟12：拔刀伸出（chū），準備將主軸刀具送回刀庫（kù）：步驟 13：平移縮（suō）回，機械手移向刀（dāo）庫：步（bù）驟14：拔刀縮回（huí），將主軸刀具插入刀庫：步驟15：平（píng）移（yí）伸出（chū），離開刀庫側抓刀位置。　　　　以上（shàng）15個步驟可分為如下4個階段：　　　　第1階段：抓新刀。Txx代碼（mǎ）控製刀庫按就近方向轉動到編程刀（dāo）具所在的位置，到位且有刀庫定位I信號後啟動機械手，經過步驟1→步驟2→步驟3→步驟4，將編程刀具抓在手上等待換刀。　　　　第2 階段：換刀。M06啟動換刀固定循環“TOOL。“TOOL控製各坐標移（yí）動到換刀位置，並用M90通知PLC啟動換刀，PLC用M90信號請求NC “讀入禁止並啟動機械手換刀步驟5→步驟6→步驟7→步驟8→步驟（zhòu）9→步驟10→步驟11，同（tóng）時用步驟5的到位信號控製刀庫轉到主軸刀號的位置。　　　　第3階段：還刀。步驟5啟動的刀（dāo）庫旋轉停止且有刀庫定位I信號後，啟（qǐ）動（dòng）機械手步驟12→步驟13→步（bù）驟14→步驟15，將主軸刀具還到刀（dāo）庫中並將（jiāng）記憶主（zhǔ）軸刀號的存儲器*新。步（bù）驟11完成後，取消“讀入禁止，激活（huó）刀具（jù）參數，加工程序和機械手還同時進行。　　　　第4 階段：抓預選新刀。在M06的下一段緊跟下道（dào）工（gōng）序要用的刀具號Txx，刀（dāo）庫在完成（chéng）還刀動作後可在零件加工的同時（shí）啟（qǐ）動機械手步驟1→步驟2→步驟3→步驟 4，將下（xià）道工序所用的刀具預選（xuǎn）抓到機械手上，等待（dài）M06啟動後麵的換刀動作，這樣大（dà）大縮短了刀具交換的時間，提高了工作效率。　　　　注意事項：　　　　Txx和M06不能（néng）編在同一程序段內：　　　　在固定（dìng）循環TOOL中，所有位移程序段應加G153(段有效)取消基本偏移：　　　　三個換（huàn）刀過（guò）程：①裝刀：主軸無刀（dāo），Txx/M06直接安裝編程刀（dāo）具：②換刀（dāo）：主軸有刀，交換編程刀具（jù）和主軸刀具：③還刀：主軸有刀，編程T0，將主軸刀具還回刀庫。　　　　主軸準停角度利用PLC浮點參數（shù）MD14514[0]：$MN_USER_DATA_FLOAT[0]　　　　本編程方法的核心是將機（jī）械手動作按時序分成共15個步驟。“步驟存（cún）儲在一個中（zhōng）間的變量中，該中間變量點占一個（gè）字節，每個“步（bù）驟完成後將中間變量的值修改為下一個“步（bù）驟，而整個步驟全部完成後（hòu）將中間（jiān）變量置為零，下一個換刀指令到來後（hòu）又從步驟（zhòu）1開始執行。這樣不僅使PLC程序簡單（dān）、直觀（guān），而（ér）且由於“步驟 是唯一的，這樣就能避免信號之（zhī）間的互相幹擾（rǎo），編程人員再也不用絞盡（jìn）腦汁來為（wéi）每一個（gè）輸出信號加各種限製條件，巧妙利用“變量達到事半功倍的效果。加（jiā）工程序和PLC程序關係見下圖。　　　　　　　此外，數控加工中心刀庫運轉、托盤交（jiāo）換等也可以用這種方法來編程。東（dōng）莞市國匠智（zhì）控有（yǒu）限公（gōng）司是一（yī）家股份製公（gōng）司（sī），旗下有 眾創為智控科技有限公司，景哲機電（diàn）有限公司，子帆（fān）機床服務公司 ，專注於數控設備的生產'，銷售，研發，整機配套，和代工服務為一（yī）體的高薪技術企業。