基于宏程序和PMC控制的斗笠式刀库换刀的实现

斗笠式刀库的动作过程斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴平行移动。

（1）还刀取下主轴上原有刀具，当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具。

（2）抓刀刀库转动，当目标刀具位于主轴正下方时，主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，刀具夹紧后，刀库退回原来的位置，换刀结束。

斗笠式刀库换刀过程动作图PMC和NC程序的配合PMC在整个换刀过程中主要控制刀库的正反转、刀库的前进后退、松刀紧刀阀动作。

NC程序控制主轴的上升和下降、主轴定位。

N19 M99:9001 (参数6071)N1 IF[#1000EQ1]GOTO19 (T CODE=SP TOOL) T代码等于主轴刀号，结束N2 #199=#4003 ( G90/G91 MODLE)N3 #198=#4006 (G20/21 MDOLE) 保留之前的模态信息N4 IF[#1002EQ1]GOTO7 ( SP TOOL=0) 主轴无刀，直接抓刀N5 G21G91G30P2Z0M19 回第2参考点，M19定向，准备还刀N6 GOTO8N7 G21G91G28Z0M19 回第1参考点，M19定向，准备抓刀N8 M50 刀库准备好（使能）N9 M52 刀库靠近主轴N10 M53 松刀吹气N11 G91G28Z0 回第一参考点N12 IF[#1001EQ1]GOTO15 (T CODE=0) 如果指令T0，则无需抓刀N13 M54 刀盘旋转G04X3.0N14 G91G30P2Z0 回第二参考点N15 M55 刀具卡紧N16 M56 刀盘远离主轴N17 M51 旋转结束N18 G#199G#198 恢复模态M代码含义M50刀库旋转使能M51刀库旋转结束M52刀库向右（靠近主轴）M53松刀，吹气M54刀盘旋转M55刀具夹紧M56刀盘向左（远离主轴）宏变量定义宏程序中，利用#1000-#2000宏变量对应PMC信号G54的相应位，可直接和PMC 进行联系，极大的方便了处理。

斗笠式刀库换刀过程的控制张 楠,李 强,秦建国(内蒙古工业大学机械学院,内蒙古呼和浩特 010062)摘 要:介绍了南京四开SKY2001系统的NC程序与PLC相配合能方便地控制刀库动作、轴移动和主轴松夹等动作,从而实现斗笠式刀库的换刀过程的完整控制。

关键词:PLC;刀库;换刀过程;轴的控制中图分类号:TG723 文献标识码:B 文章编号:1671-5276(2006)04-0106-02On the Control of C loak s Knives StoreroomZHANG Nan,LI Qiang,Q IN Jian-guo(Inner Mongolia University of Technology,NM Huhehaote010062,China)Abstract:The paper introduces the NC program of Nanjing SKY2001.T he program,cooperated w ith the PLC (programmable logical controller),can easily control the knives storeroom action,axis shift and principal ax is loosening and clamping.T hus realizing the full control of ex chang ing knives.Key words:PLC;knives storeroom;the process of exchanging knives;axis control0 前言加工中心是为了满足产品的批量生产,通过自动更换不同的刀具在一次装夹中完成相应工序的全部加工,因此大大提高了加工效率。

加工中心是通过自动换刀系统实现刀具的自动换取的,根据刀库选取的不同,换刀系统的控制方式也不同。

HNC-08MD系统斗笠式刀库使用说明书V0.51、换刀基本过程对于HNC-08MD系统来说，无论是斗笠式刀库还是机械手刀库，其换刀过程均为通过M6调用9999子程序来执行的，9999为扩展程序，如果系统参数中2号参数为0，则可以通过《程序》--《选择程序》--《扩展程序》载入9999程序入内存，来查看9999程序，也可以在电脑上在..\HNC-08MD\EXT目录下用文本方式打开9999文件，查看里面的内容。

M6调用9999程序之后，再通过调用相应的M扩展代码，对换刀的整个过程进行控制。

换刀的M扩展代码可以在《系统设置》——《辅助功能》里面进行查看。

2、刀库配置表刀库配置表在主界面的《刀库配置》界面下，刀库配置表提供了主轴上和刀库上的所有的刀具信息。

刀库表起始地址：刀库表存储于PLC数据表中，该配置项用以设置刀库表在数据表中的起始地址。

该配置项为参数P0196的引用，与修改参数P0196具有同等效果。

（机床级权限）刀具数量：设置刀库中能存储的刀具数量。

该配置项为参数P0195的引用，与修改参数P0195具有同等效果。

（机床级权限）当前刀具号：设置主轴上夹持刀具的刀具号。

该配置项为数据表D045的引用。

当前刀位号：设置刀库上在换刀位置上的刀位号。

该配置项为数据表D044的引用。

刀具号：设置刀库每个刀位上所装夹刀具的序号。

刀库表的相关地址为：刀库表首地址 = 刀库表起始地址设置值刀库表尾地址 = 刀库表起始地址+刀具数量-1刀位地址 = 刀库表起始地址+刀位号-1数据表中非易失性存储单元地址范围为D000～D255，因此，刀库表尾地址最大不能超过255，否则系统报错。

对于斗笠式刀库来说，刀位号与刀具号一一对应，所以实际的【刀库配置】的刀库配置表内的各个刀位上的刀具号就没有意义，有效的内容只有“当前刀具号”同“当前刀位号”，其二者应该一致。

3、斗笠式换刀3.1、指令格式斗笠式换刀的代码格式：1、“M6TX”或者“TXM6”，X为刀具号；2、“TX。

斗笠式刀库控制实验装置设计摘要随着数控加工技术的普及与发展，高速加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛使用。

自动换刀刀库的发展俨然已超越其为数控加工中心配套的角色，在其特有的技术领域中发展出符合机床高精度、高效率、高可靠度及多任务复合等概念的独特产品。

刀库作为加工中心最重要的部分之一，它的发展也直接决定了加工中心的发展。

本文介绍了在教学当中斗笠式刀库自动换刀控制实验装置的总体设计方案，开发了自动换刀控制系统的硬件和软件，并对斗笠式刀库自动换刀过程进行组态设计，实现了对自动换刀动作的动态监控，生动直观的展示了换刀动态过程，便于技术维修和学生观察自动换刀机构和PLC的运行状态，尽快定位故障点、排除故障。

关键词：斗笠式刀库，自动换刀控制，组态设计，动态监控，西门子802c数控系统Design of control device of bamboo hat type tool magazineLaboratoryABSTRACTAlong with the popularization and development of NC machining technology,high speed machining center as a representative of a new era of CNC machine tools, has been widely used in the field of machine tools.Development of automatically change the knife base has exceeded its NC Center for supporting the role of the development of unique products, to meet the high-precision machine tools, high efficiency, high reliability and more complex tasks such as the concept of technology in their unique areas of.As one of the most important part of machining center tool magazine, itsdevelopment will determine the processing center. This paper introduces the overall design scheme of control experimental device of automatic tool changing hats in teaching tool library, automatic tool change control system hardware and software development, and the bamboo hat type tool process of configuration design, the realization of the dynamic monitoring and automatic tool chan ging motion control, vivid and intuitive display tool changing dynamic process, facilitating technical repairand students to observe the automatic tool change mechanism and the running state of the PLC, as soon as possible to locate the fault point, fault elimination.KEY WORDS:Bamboo hat type knife, automatic tool change control, configuration design,dynamic monitoring, Siemens 802C CNC system目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1综述 (1)1.1数控教学实验装置分析 (1)1.1.1 数控铣床试验台不同实验装置形式分析 (1)1.1.1.1 数控铣床电气控制与维修实训台（西门子） (1)1.1.1.2 数控铣床电气控制与维修实训台（半实物/西门子） (1)1.1.1.3 数控铣床电气控制与维修实训台（实物/西门子） (3)1.1.2 组态软件在当前数控教学中的应用 (4)1.1.3 本设计在教学中的意义 (4)1.2 组态王应用 (5)1.2.1 建立组态王新工程 (6)1.2.2 创建组态画面 (8)1.2.3 定义I/O设备 (9)1.2.4 构造数据库 (12)1.2.5 建立动画连接 (13)1.2.6运行与调试 (15)2 斗笠式刀库实验室控制装置总体方案设计 (16)2.1数控加工加床刀库形式 (16)2.2 斗笠式刀库控制过程分析 (18)2.3 斗笠式刀库实验室控制装置硬件测绘 (19)3 斗笠式刀库实验室控制装置软硬件控制系统设计 (21)3.1 硬件电气系统 (21)3.2 数控程序控制原理与程序设计 (22)3.3 PLC换刀程序设计原理与程序设计 (23)3.3.1 刀库旋转方向、旋转步数计算 (24)3.3.2 主轴松刀、紧刀程序设计 (24)3.3.3 刀库旋转程序设计 (26)3.3.4 刀库前进、后退程序设计 (26)4 斗笠式刀库实验室模拟控制装置设计 (27)4.1 斗笠式刀库实验室模拟控制装置设计画面设计 (27)4.2 接口数据库的建立 (28)IV4.3 命令语言设计 (30)5 基于802c数控系统的斗笠式刀库实验室装置的联机调试 (30)5.1组态王与数控系统联机调试 (30)5.1.1 组态王设置 (30)5.1.2 数控系统设置 (34)5.2 联机调试结果分析 (34)总结 (35)参考文献 (36)附录Ⅰ (37)附录Ⅱ (41)斗笠式刀库控制实验装置设计 11 综述随着制造业的迅速发展以及国家对制造行业的高度重视，在制造业教学中实验装置层出不穷，在很大程度上提高了教学质量，但是由于部分实验装置的缺失又阻碍了教学工作的有效进行。

一种斗笠式刀库换刀宏程序的设计张俊【摘要】The analysis and optimization is done to the economic model and small vertical machining centers hats style magazine ATC operating flow.Present a reliable and efficient tool change macro.Detailedly introduce the design ideas of the bamboo hat type changing tool of macro program,the concept and action process on the returning knife,getting knife and changing knife is defined,and the PMC interface signal of the key macro program is explained.%对经济型及小型立式加工中心中常用的斗笠式刀库换刀动作流程进行了分析与优化，提出了一种可靠、高效的换刀宏程序。

详细介绍了该斗笠式刀库换刀宏程序的设计思路，对还刀、取刀和换刀的概念及动作过程进行了定义，对宏程序中关键的 PMC 接口信号做了解释说明。

【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】3页(P20-21,22)【关键词】斗笠式刀库;宏程序;换刀;流程【作者】张俊【作者单位】西安航空职业技术学院，陕西西安 710089【正文语种】中文【中图分类】TP23斗笠式刀库是一种不带机械手的圆盘刀库。

这种刀库刀具容量一般<24把，通过刀库移动及主轴、Z轴的配合实现换刀动作，具有结构简单、方便控制和成本较低的优点，在经济型加工中心和小型立式加工中心中应用广泛。

斗笠式刀库的动作过程斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴平行移动。

（1）还刀取下主轴上原有刀具，当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具。

（2）抓刀刀库转动，当目标刀具位于主轴正下方时，主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，刀具夹紧后，刀库退回原来的位置，换刀结束。

斗笠式刀库换刀过程动作图PMC和NC程序的配合PMC在整个换刀过程中主要控制刀库的正反转、刀库的前进后退、松刀紧刀阀动作。

NC程序控制主轴的上升和下降、主轴定位。

N19 M99:9001 (参数6071)N1 IF[#1000EQ1]GOTO19 (T CODE=SP TOOL) T代码等于主轴刀号，结束N2 #199=#4003 ( G90/G91 MODLE)N3 #198=#4006 (G20/21 MDOLE) 保留之前的模态信息N4 IF[#1002EQ1]GOTO7 ( SP TOOL=0) 主轴无刀，直接抓刀N5 G21G91G30P2Z0M19 回第2参考点，M19定向，准备还刀N6 GOTO8N7 G21G91G28Z0M19 回第1参考点，M19定向，准备抓刀N8 M50 刀库准备好（使能）N9 M52 刀库靠近主轴N10 M53 松刀吹气N11 G91G28Z0 回第一参考点N12 IF[#1001EQ1]GOTO15 (T CODE=0) 如果指令T0，则无需抓刀N13 M54 刀盘旋转G04X3.0N14 G91G30P2Z0 回第二参考点N15 M55 刀具卡紧N16 M56 刀盘远离主轴N17 M51 旋转结束N18 G#199G#198 恢复模态M代码含义M50刀库旋转使能M51刀库旋转结束M52刀库向右（靠近主轴）M53松刀，吹气M54刀盘旋转M55刀具夹紧M56刀盘向左（远离主轴）宏变量定义宏程序中，利用#1000-#2000宏变量对应PMC信号G54的相应位，可直接和PMC 进行联系，极大的方便了处理。

K1000M4_Cs_EXT斗笠刀库使用说明·刀库实现的功能一：刀库的旋转1、自动方式：刀库伸出到位，主轴松到位才能实现刀库的旋转。

通过M54指令实现。

2、MDI方式：刀库可以任意位置旋转。

通过M54指令实现。

以上两种方式下，主轴刀号与换刀目标刀号一致时，不会输出刀库旋转。

3、手动方式：能在任意位置和手动方式下旋转刀库。

通过正、反转按钮实现。

二：松拉刀1、自动方式和MDI方式：在主轴未旋转时，能实现任何位置的松刀和紧刀。

通过M50指令实现松刀；通过M51指令实现紧刀。

2、手动方式：由一个按钮实现主轴松拉刀的控制。

按下按钮时，松刀输出；松开按钮时，紧刀输出。

由非手动方式转为手动方式时，不论以前手动方式下，主轴是松刀还是拉刀状态，都会输出拉刀信号。

由手动方式转为其它方式时，会保持手动时状态。

三：通过参数可以选择零位信号的有无当刀库选配无零位信号功能时，设置TO_K=0。

当刀库选配有零位信号功能时，设置TO_K=1。

零位信号的位置要和一号刀的数刀信号位置相重合，否则只能设置为TO_K=0。

四：主轴有无刀的判断在使用前需提前设定一次，以后不用再次设定（包括断电情况）。

D22=0，表示无刀；D22=1，表示有刀。

第一次换完刀后，每次都认为有刀，如果主轴实际出现无刀现象，须将D22=0重新设定。

五：掉电保持功能1、正常开关机：上电后，回机床零点后，可以直接使用，能正常换刀。

且不出现任何报警。

2、非正常断电：换刀中突然断电，再次重新上电，会产生16号报警，报警内容为刀库当前刀号与主轴刀号不一致。

直到两者一致时，报警会解除。

解决办法为，将D27中的数值在MDI方式中，以刀号形式输入运行，即可解除报警。

例：D27=15。

须在MDI方式中输入T15,运行。

报警就解除了。

首先回零，然后可以正常换刀。

3、当刀库选转到位后，换刀未完成时断电，上电时将D21设置为1，即可开始换刀。

注：如果是单拨叉刀库换刀中断电或执行急停、复位操作，有可能出现刀号混乱，应根据实际情况进行刀库调整。

FANUC伺服电机刀库FANUC技术部：黄辉一、综述：使用伺服电机作为刀库电机，具有可控性强，定位准的特点。

可根据要求来实现动作，主要的动作分为以下两种：1、PMC轴控制：使用伺服电机的PMC轴功能，完全靠PMC来实现换刀动作。

从动作上来看，伺服轴为PMC轴，而不是NC控制轴。

编程较为复杂，对技术人员的要求较高。

2、宏程序实现使用宏程序实现换刀动作，电机的主要动作和时序安排完全靠NC程序来实现，PMC 只做辅助作用。

伺服电机为NC控制轴。

使用宏程序实现刀库动作简单易懂，可读性强。

对于斗笠式圆盘固定换刀刀库，宏程序实现的方法更为简单，以下进行介绍。

二、宏程序实现：圆盘刀库电机为旋转轴设置，且为360度循环显示，要求NC设定参数如下：1006#0=1，1006#1=0（旋转轴设定）1008#0=1，1008#2=1，1260=360000（坐标360度循环显示）宏程序实现时，有多种方法，且对于增量式编码器电机和绝对编码器电机，对于找刀方式，在实际编程要求上不同。

电机编码器不同：1、绝对型编码器电机：由于电机坐标由电池进行保持，对于固定换刀刀库，也就是说每把刀在刀库上的位置是固定，是有固定的坐标值的。

所以在找刀时，NC只需要走到相应的机械坐标位置就可以找到相应的刀位，并进行抓松刀操作。

2、增量式编码器电机：由于电机坐标掉电丢失，故要求每次开机之后刀库电机进行回零操作才可以固定每个刀位的具体位置。

同样，回零完成之后，找刀时，NC只需要走到相应的机械坐标位置就可以找到相应的刀位，并进行抓松刀操作。

找刀方式不同：1、就近找刀：使由于刀库电机为旋转轴，可以通过设定旋转轴参数进行就近旋转找刀操作。

设定参数：1008#1=0（就近旋转）2、固定方向找刀：对于间隙较大的机械，如果进行就近找刀可能导致刀位位置发生变化，故可采用固定方形找刀的方式，设定参数如下：1008#1=1（按指令值符号方向找刀）三、示例：以下示例一个固定方向找刀，且为增量编码器的圆盘斗笠刀库宏程序，刀库共8把刀，且为等距离分布，即每45度一个刀位。

FANUC Oi-MD数控系统斗笠式刀库的PMC编程周丽霞;周树强;覃琴【摘要】通过FANUC系统宏程序与PMC编程的结合，实现斗笠式刀库的换刀控制。

对FANUC Oi-MD数控系统斗笠式刀库控制的PMC编程思路进行了论述。

说明了斗笠式刀库自动换刀的动作过程，给出了换刀宏程序，分析了主要PMC编程的编程思路。

%Armless type ATC control the combination of macro and PMC Programming.In this paper,PMC programming for Armless type ATC based on FANUC Oi-MD CNC system were discussed.The paper explains Tool change process of Automatic tool change,ATC macro and PMC Programming ideas.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P82-85)【关键词】斗笠式刀库;PMC;FANUC数控系统【作者】周丽霞;周树强;覃琴【作者单位】成都航空职业技术学院，四川成都610100;成都航空职业技术学院，四川成都 610100;成都航空职业技术学院，四川成都 610100【正文语种】中文【中图分类】TG659DOI：10.3969/j.issn.1009-9492.2015.01.022自动换刀是加工中心的重要辅助功能，作用是将主轴中用过的刀具还回刀库，又将需要的刀具从刀库取到主轴中，要求准确、无误、快速。

加工中心常用的刀库有斗笠式、凸轮式、链条式等，其中斗笠式刀库斗笠式刀库具有结构简单、成本低、易于控制和维护方便等优点，因此在中小型加工中心上得到了广泛的应用。

基于FANUC 0iMD数控系统利用NC宏程序可以把轴控制与PMC控制有机地结合完成加工中心的换刀动作。