基于M70CNC&换刀宏程序及PLC程序的技术开发
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基于M70CNC 换刀宏程序及PLC程序的技术开发
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摘要：本文论述了基于三菱M70数控系统的斗笠式刀库的换刀程序编制的技术要点以及充分使用内置刀库的方法，提出了安全保护功能完善的换刀宏程序。
关键词：斗笠式刀库&
换刀宏程序&&
内置刀库&&
1.&& 问题的提出
斗笠式刀库是数控加工中心使用的主要刀库类型，其工作特点是在加工过程中其刀号与刀套号始终不变，而且主轴上的刀号与刀库换刀点的刀号（当前位置刀号）相同。但是在实际使用斗笠式刀库加工中心时，经常听到客户抱怨无法在数控系统的显示屏幕上观察到刀库刀具的变化，无法观察实际的主轴刀具号，待机刀具号，而且有些斗笠式刀库在维修状态结束后会发生刀库与主轴相撞的严重事故。
针对上述问题，笔研究了基于三菱M70数控系统的斗笠式刀库的宏程序和PLC程序的编程方法，提出了完善的刀库换刀安全保护措施。
2.&&&&&&&&&&&
M70数控系统内置刀库的设置要点
为了在数控系统显示屏幕上能观察到刀库的运动和刀具号的变化，必须使用数控系统内置的虚拟刀库功能
在三菱M70数控系统中有内置虚拟刀库的功能，该虚拟刀库可以模拟外部实际刀库的动作，其优越性是在显示屏上可以观察到刀库的正转，反转和各刀套内的实际刀具号；也可以观察到主轴上的刀具号；需要更换的下一刀具号；
&&&在使用内置刀库之前必须进行必要的设置。三菱M70数控系统中规定了一些固定的文件寄存器（以下称R寄存器）用以表征刀库的基本性能。这些R寄存器的功能如下：
R10600------刀库基本控制参数
（bit0--------设定刀号长度：是T4还是T8.（一般选择T4）
bit1------设定刀库从1还是0开始计数
bit3---对各刀具库的设定。
bit3=0 刀库数固定设置。即系统内固定设定有刀库3个，每个刀库内固定设定刀具数为120. 刀具总数可达360
&&&&&&&&&&
控制参数寄存器R10600 的定义
可设定的刀库数=5，每一刀库内的刀具数
可以任意设定。刀具总数可达360。（一般选择bit3=1）
&R10610-----每一刀库内的刀具数。也就是每一刀库内有几把刀。这也是一重要参数。
&R10620------主轴刀具号。该R寄存器存放主轴刀具号。经设置后可以在屏幕上观察到“主轴刀具号”。
R10621------设置待机刀具。
R10603-----显示刀具库工作画面的内容。
以上寄存器可以认为是一实际刀具库的参数，必须在PLC程序中予以设置。
&&&&&&&&图2.&&&
对内置刀库的设置
经过以上设置后，在刀库登录画面就可以观察到一刀具库，特别是每一刀套内的刀具号，而且在内置刀库内是以固定的R
寄存器存放每一刀号。在三菱M70数控系统中,& 以R10700---R11779
代表每一刀套，而其中的数据就是刀具号。一般使用R10700为换刀位置刀套号。以图2设置的20把刀的刀库为例，R10700---R10719
为1---20号刀套。R10700为换刀位置刀套。对于斗笠式刀库而言，以R10700---R11779
代表刀套号就是刀库的固定刀位，所以R10700
就是换刀所需要的数据------即”换刀点位置刀具号”。
3.&&&&&&&&&&&
换刀专用指令的使用
在对M70数控系统内置刀库设置完毕后，为了动态的模拟实际刀库的换刀动作，M70数控系统还提供了专用的换刀指令，正确的使用该指令，可以大大简化PLC程序对换刀程序的处理。如果使用常规的PLC
指令编程可能需要约600步，而且还不能在屏幕上观察到刀库的运动和各刀套中的实际刀具。
在换刀程序中必须使用专用的换刀指令如下：
1）&&&&&&&
刀号设定指令
2）&&&&&&&
刀台正反转指令；
3）&&&&&&&
就近选刀指令
3.1设定刀具号
向刀库中的R1顺序写入刀具号
&&&&&&&&&&
一次写入全部刀具号
所示是一次性向刀库中的所有刀套写入刀具号的指令。该指令通常用于刀库的初始化。
（刀库就像一酒店内的环行客房，刀套就是每间客房。R1就是每个房屋的固定门牌号码，刀具就是住在每间房屋的客人。
S.ATC.K11&&
指令就是一次性顺序安排所有客人住进客房）
3.2刀盘正反转指令
该指令模拟了实际刀库的正反转，一般由刀库内计数器的正反转脉冲所驱动，这样在屏幕上也可以观察到刀盘的正转。
图4.&& 刀盘正反转指令
当刀盘正转脉冲或反转脉冲驱动上述指令后，在显示屏幕上各刀套内R10700—R10723内的数据就环形变化，&&&&&&
R10700的数值就表示了出现在“换刀位置”中的刀具号。
使用该指令的主要目的就是要获得在换刀位置的刀具号----即“当前刀号”。 “当前刀号”是换刀动作所必须的数据。
“指令刀号”由R536中的数据表示，这是NC中已经规定了的。由于R10700和R536使用的是BCD码，所以进行比较之前还须进行二进制转换。
图5.&& 二进制转换及刀号相等比较
经过以上处理，获得了：
“换刀位置”的刀号数据和“指令刀号” 的刀号数据，这就可以进行比较，以获取停止旋转条件。
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。
使用就近选刀指令必须要设置“换刀点位置刀号”和“指令刀号”。“换刀点位置刀号”已经由上述的“刀盘正反转”指令获得，而
“选定刀号”——是主加工程序中用T指令选取的刀号。
图6.就近选刀旋转指令
图6.中显示的就近选刀这条指令能根据“换刀位置刀号”与“指令刀号”的数值自动驱动M700=ON或OFF。&&
当 M700=ON则刀盘正转，M700=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--R9800——用以设定存放“控制参数R寄存器”区域的起始地址号.。
R9800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R9800内指定一个文件寄存器的地址号
―&#，则文件寄存器R9810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）——R9801——设定“换刀位置”文件寄存器地址号，该地址号存放于R9801中。
（Rn +2）——R9802——设定“指令刀号”文件寄存器地址号，该地址号存于R9802中。
+3）——R9803——指定一个文件寄存器地址号存于R9803中，该文件寄存器中的数值是NC经计算出的选刀动作时刀盘应转动的步数。
旋转指令的前期设置如图6.
就近选刀指令设置完成后就可以获得正反转信号M700,在程序中就可以获得如图7所示的刀盘旋转动作：
图7. 刀盘的旋转
图7.中 “M15----刀盘旋转启动指令”由主加工程序发出。
M700 -----由就近选刀指令发出，用于确定刀盘正反转。M750
----“刀号相等”&& 用于切断刀盘正反转。
换刀宏程序及PLC 程序的编制方法
换刀程序的编制有两种类型，其一是全部动作由PLC程序控制。其二是换刀动作的顺序部分由宏程序编制，而单步的动作由PLC程序编制。由于宏程序的编程简单，特别是可以方便的进行条件判断，改变程序的流程，分析和调试程序也方便，所以使用宏程序方式编制换刀程序是简便易行的方法。
4.1& 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——刀库旋转选刀——Z轴下降至第1换刀点——主轴锁刀——刀库后退——换刀完成
4.2& 换刀宏程序
与换刀动作相适应的宏程序如下:&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
N10& M10（进入换刀宏程序标志）
&IF[#1033EQ#1034]GOTO180&&&
(刀号相等则结束本换刀程序）
N40 &IF[#1033EQ0]GOTO180&
(如果主轴刀号=0则结束本换刀程序)
N45& IF[#1032EQ#1033]GOTO
200（如果”当前刀号”不等于”主轴刀号”则跳转到N200步）
N50 &M5M9(主轴停/冷却停）
N60 &M19 ;（主轴定位）
N80 &G30P2Z0&
（Z轴下到换刀点，位置由#2038设定）
(发刀库前进卡刀指令）
N100 M27&& (发松刀指令）
N110& G53G90G0Z0 （Z轴回原点）
N130&& M25(发旋转选刀指令）
N140& G30P2Z0 （Z轴下到换刀点）
N160&& M23(发锁刀指令）
N170&& M24;(发刀库后退指令）
N180&& M80（退出换刀宏程序）
N190& &M99 （宏程序结束）
N200& &M20&
(进入刀库调整区间)
N210& &M25&
(刀库旋转)
&(退出刀库调整区间)&&&&&&&&&&&
N230 &GOTO 50&
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主轴刀号的处理：
4.3.1 初始化时一般将主轴刀号设置=1，（刀库初始化一般做如下处理:刀盘其他位置装刀，换刀点位置不装刀，主轴装1#刀）
4.3.2.& 在自动换刀过程中，用“锁刀信号”将“当前刀号”送人“主轴刀号寄存器”
&&&刀库换刀的安全保护
5.1 刀盘换刀点有刀时的保护
在不发生乱刀的情况下，换刀点“当前位置刀号”与“主轴刀号”是相同的。可以按正常的宏程序指令换刀。但是如果在手动维修状态转动了刀盘，这时换刀点“当前位置刀号”发生了变化。当前位置上装有刀具，如果再按宏程序规定的顺序动作，就会发生刀具与主轴碰撞的严重事故，因此，必须加上保护程序。其动作如下：
如果“当前刀号”与“主轴刀号”不相等，则命令刀盘旋转，直到“当前刀号”与“主轴刀号”相等，刀盘停止旋转，再执行正常换刀程序。
在宏程序上要做的处理是：执行“当前刀号”与“主轴刀号”是否相等的判断，(见宏程序第N45步)
如果不相等，则跳转到“刀库旋转调整”区间，（宏程序N200----N220步）在此区间，刀库旋转的停止条件是：
““当前刀号”与“主轴刀号”相等”。
而常规的刀库旋转的停止条件是““当前刀号”与“指令刀号”相等”，这点必须充分注意，而且必须在PLC程序中处理。如图8所示。
图8.调整区间的构成
&如果所选刀号超出范围，则直接发出信号，使程序进入“自动暂停”状态，待修改刀号后再继续运行。
&&&&&&&&&图9
。刀号的判断
刀库换刀调试必须注意的问题
6.1&&&&&&&&&&
&&刀库的初始化：
初始状态为主轴刀号为1#刀， 刀盘“当前刀位”无刀。其余刀位装刀。
必须在PLC 程序中预先用开关信号做刀库初始化，设置“当前位置刀号” “主轴刀号”，如图3所示。
&在换刀宏程序中，必须做以下判断：
同刀号判断：如果指令刀号与主轴刀号相同，就结束宏程序。
6.2.2主轴刀号=0（相当于未做初始化）就结束宏程序。
6.3& 刀库计数脉冲的使用
刀库制造厂家一般在刀库上配有计数器，用以计数刀库的旋转，在调试某刀库时发现，即使在手动状态下发刀库旋转指令，刀库总是不能停止在正确位置上，是什么原因呢？
经过仔细观察刀库的动作，发现当刀库计数接近开关的红灯熄灭时，刀库才进入刀位的正确位置。因此必须用计数接近开关脉冲的下降沿做停止条件。在PLC
中改用下降沿脉冲后，果然解决了问题。
&6.4& 位置开关的使用
为了保护刀库的安全工作，充分利用了M70系统所具有的位置开关功能。即可以通过参数在Z轴上设定位置开关，
位置开关的位置区域就是Z轴的换刀点。只有Z轴进入该位置区域，位置开关=ON, 刀库才能前进卡刀。
6.5& 数值的转换处理
在M70系统中，刀库常用的以下文件寄存器
R10700---当前刀号
R10620---主轴刀号
R536—(指令刀号)
其内部的数据是BCD 码（为了系统的显示方便），
而系统内其他的R寄存器是二进制BIN码，
在PLC 内部 要使用R536---指令刀号
R10700---当前刀号
R10620---主轴刀号
时，必须将其做BIN 处理 .
如果要将内部的BIN R 寄存器的数值送回 R536/R1
必须做BCD 处理
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。加工中心三菱M70系统，换刀中调到MPG手轮了，机械手同时卡住两个刀具，怎么调好，，，，_百度知道
加工中心三菱M70系统，换刀中调到MPG手轮了，机械手同时卡住两个刀具，怎么调好，，，，
+X（首选）或 -X （视情况而定; &程序空跑 &nbsp，看换刀臂旋转; & & &nbsp，否则会损坏刀库; 机械锁定 &nbsp，再用上面的方法; &nbsp，按以下方法可解除机床打到手轮模式相继按下 &和 &nbsp，以快速点击X键; & m87执行;单节忽略 &nbsp，把那5个按键按一次取消进入EDIT模式 界入，换刀臂卡死，另一把还在主轴上; &nbsp: m80& & &nbsp，这一步要小心; & & &nbsp，+X 键不能长按;MST锁定（5个按钮形成一个T字形）同时按住 &过行程解除 &Z轴锁定 & &nbsp，退回至平时刀臂的角度）关机并重启，OK如果刀已经抓住且离开主轴的途中; &nbsp如果是一把刀还在刀筒里; &nbsp，那只能手工把刀取下; &nbsp
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