西门子刀库管理应用实例指南

KUKA机器人在840D刀库管理中的应用研究摘要:文章针对某大型复杂结构件数字化车间加工中心刀库结构老化，换刀功能无法满足机床高效加工的问题，提出KUKA机器人机构结合840D系统实现自动换刀的升级方案，研究了KUKA机器人在西门子840D刀库管理系统中的应用，给出KUKA机器人和数控系统相结合的自动化控制的具体实施方法，实现了机床刀具自动装卸运输功能。

关键词:KUKA机器人;刀具管理;换刀引言：国内某大型复杂结构件数字化车间，已配备了大型五坐标数控机床，该机床配置西门子SINU-MERIK 840DPowerline数控系统以及安装于机床本体外的链式刀库，但未使用840D系统刀具管理功能，刀具管理信息单一，同时该刀库采用液压换刀机构，存在运动速率慢，换刀时间长等问题，已经不能满足高效的数字化加工要求，因而对刀库的升级迫在眉睫。

本文根据大型复杂结构件数字化车间的实际情况，提出采用KUKA工业机器人结合840D刀具管理实现换刀功能。

数控系统连接机器人并且通过NC代码启动换刀。

使用机器人换刀其优点在于刀库结构简单，能够承载大型刀具，针对尺寸长的刀具还便于实现路径避让，因而使换刀更加灵活快捷。

升级后将KUKA机器人应用于西门子840D刀库管理系统中，取得了良好的效果，解决了换刀卡顿等问题，机器人结合AGV车取代了以往人工装卸刀及运输，可完全实现刀具的自动化装卸和运输，减少人力成本，满足了数字化加工要求。

1840D刀具管理功能的实现1.1840DPowerline参数设定使用西门子840D刀具管理功能需要对数控系统参数进行设定。

按照刀库配置表，对参数进行设定。

1.2840DPowerline刀库配置参数的设定只是给NC分配了相应的内存空间用于刀具管理，还需对刀库的配置进行组态。

对于刀库配置组态有两种方式，一种方式是通过运行NC程序对系统变量进行赋值，另外一种方式是通过HMI-Ad-vanced的主画面中按软键“启动”(Start-up)，进入启动调试子界面，按下右下角软键“刀具管理”(Toolman-agement)进入刀库组态界面，根据刀库配置对刀库进行组态。

为了达到一次装夹实现多工序加工的目的，现在的数控机床大部份配备了交换刀具系统，这样数控系统需要知道这些刀具的几何尺寸，还有刀具在刀库里的具体位置。

为了适用工厂自动化生产的更高要求，有时还需要对刀具的加工时间或者是加工工件数进行监控，当达到刀具的加工寿命时，系统会提示操作者更换刀具，避免因为刀具的磨损而造成批量废品。

在自动化程度更高的机床上，还可以为一些刀具配备一把或几把类似的刀具，叫做姊妹刀，当某把刀具达到加工寿命时，系统会自动挑选它的姊妹刀来代替，这样能保证加工的连续运行，上述这些功能统称为刀库管理功能，西门子840D系统可以选配刀库管理功能。

在没有刀库管理功能时，系统只是管理刀具数据，主要是刀具的几何尺寸，当需要交换刀具时，系统会通过通道的接口信号通知PLC需要更换的新刀具号，PLC控制刀具换刀动作，当动作完成后，通知NC。

具体接口信号如下：DB21.DBX61.0 T码改变，当NC遇到一个新的T指令时，该信号有效，信号只持续一个PLC周期。

DB21.DBW118 T码的值，也就是要交换的新刀号的值，该信号在新的刀号来之前一直有效对于机床来说，一般有一个实际存在的刀库，同时根据实际情况，可能有一到两个机械手，至少一个主轴，有的刀库还需要用来装卸刀具的装卸站，系统把实际存在的刀库定义为刀库1，这个刀库里有定义好的刀座数，机械手和主轴定义为虚拟的缓存刀库，刀库号为9998，一般定义主轴为这个刀库里的第一个刀座，其它依次为机械手1，机械手2.....等等，对于装/卸刀具站而言，定义为另外一个虚拟的刀库，刀库号为9999，依据实际情况定义里面的刀座数，一般主轴都能用来装/卸刀具，所以至少算一个刀座。

如下图所示：这台机床有一个实际的链式刀库，刀库号为1，里面有16个刀座，有一个主轴和两个机械手卡爪，它们都属于一个虚拟的刀库9998，分别对应为这个刀库里面的刀座1，2和3，还有一个装/卸刀具站，它的刀库号为9999，加上主轴也是一个装/卸刀站，这个刀库有两个刀座，分别为刀座1和2，下面以这个示例来说明刀库管理功能的调试。

Siemens数控系统之刀库管理详解（二）...标签：无标签Siemens数控系统之刀库管理详解（二）设置刀库管理相关数据MD 18080: MM_TOOL_MANAGEMENT_MASK=1H仅激活刀库管理功能，先别看其它功能！呵呵，后面会介绍。

MD 18082: MM_NUM_TOOL=10刀具数量，实际是刀库刀位数量MD 18084: MM_NUM_TOOL_MAGAZINE=3定义刀库数量，包括刀库，缓冲区，装载点，所以是3个。

而且每个刀库在刀库管理中都有编号：•真实刀库在刀库管理中的刀库号是：1•所谓缓冲区，指的是主轴，链式刀库的机械手，其在刀库管理中的刀库号是：9998•装载点，装/卸刀具的位置，很多链式刀库在刀库侧会有单独的操作站，用于装/卸刀具和手动控制机械手等。

装载点在刀库管理中的刀库号是：9999MD 18086: MM_NUM_MAGAZINE_LOCATION=15总的刀位数量(包括刀位10，手爪2，主轴1，装刀位2)MD 20310: TOOL_MANAGEMENT_MASK=1H激活通道的刀库管理功能，即在这个通道使用刀库管理功能，如果是多通道系统，有的通道可以使用刀库管理，另外的通道不使用。

MD 22550: TOOL_CHANGE_MODE换刀方式•对于车床刀塔，MD22550=0，刀具数据换刀后立即生效•对于链式刀库/矩阵式刀库，MD22550=1，刀具数据在执行MD22560定义的M代码后生效。

MD 22560: TOOL_CHANGE_M_MODE激活刀具数据的M代码，默认是6，即若MD22550=1,执行M6后，刀具数据才生效。

系统分类: 电机传动 | 用户分类: 数控资料 | 来源: 整理。

西门子机床车间资源管理软件应用介绍-- 智能刀具和程序管理如果思考一下您浪费了多少时间寻找合适的刀具，或者估计有15%的刀具隐藏在公司某个角落而没有被记录，那么在制定优化策略时，对这些有价值的生产资源的透明度和智能管理，就具有重要意义。

在正确提供和管理NC 程序时，这一点基本上同样适用。

您想详细了解如何以最佳方式管理CNC机加工生产环境中的资源吗？根据日常任务中的下面六个示例，您可以识别工作流程中错误和延迟的典型来源。

好消息是，借助于西门子Manage MyResources资源管理软件，这些都是可以避免的。

作业规划、刀具和NC 程序中的智能制造资源管理可以彼此顺利分配，从而帮助您优化加工环境中的工作流程，有效组织刀具循环和刀具库存。

1. 管理刀具组件和完整刀具某些刀具稀缺吗？刀具库存中是否有太多昂贵的专用刀具？是否不清楚刀具适配器和刀具的位置？刀具数据是否不一致，或者刀具循环中的每个位置都不可用？刀具和刀具组件是重要资源，在作业规划中拥有全面概览至关重要。

要规划资源，需要在整个刀具生命周期内提供一致的数据，以便您始终知道特定刀具类型的重复项数量、位置和状况。

西门子Manage MyReourses/Tools刀具资源管理软件提供的中央概览功能，有助于跟踪库存，以避免库存过剩和库存不足，从而降低了刀具成本。

同时组件和完整刀具的数字主数据构成了刀具管理系统的基础，为后续备刀及刀具的测量和使用，提供统一的底层数据，保证数据的一致性防止出错，且有助于缩短刀具准备时间。

2. 规划刀具需求机床操作员是否首先必须搜索所需的刀具？这就是直接在机床上保留刀具库存的原因吗？在确定特定作业的刀具要求时，不清楚哪些刀具目前在哪台机床上？是否维护了刀具缓冲区，以确保按时提供所需的刀具？西门子Manage MyResources/Tools刀具资源管理软件支持对刀具需求的高效规划。

生成的刀具计划确定生产环境中已有哪些刀具。

Siemens数控系统之刀库管理详解（三）...标签：无标签Siemens数控系统之刀库管理详解（三）在PCU50上配置刀库刀库基本设置（10把刀具的链式刀库，无大小刀管理）：•1．创建刀库（刀库类型和刀位数量）Start-up(HSK6)–>T oolmanagement(HSK8)–>Magazine(HSK1)–>New(VSK4)–>在Name 项中输入”my_mag”–>回车–>Type项选择”Chain magazine”–>在Locations项中输入10回车–>OK–>按”Create PLC data”(VSK2)–>按返回键–>NCK reset(VSK4)•2．创建buffer创建主轴bufferBuffer locations(HSK2)–>New(VSK4)–>在Name项中输入”my_spi”–>Type项选择Spindle–>OK–>用光标键切换到”Distances to magazines”窗口，在”Distance to change location”项中输入”0″–>Assign magazine(VSK6)创建手爪1bufferNew–>在Name项中输入”gri_1″–> Type项选择Gripper–>OK–>用光标键切换到”Assign to spindle”窗口的”Assign to spindle”项–>Assign spindle(VSK2)–> 用光标键切换到”Distance to magazines”窗口的”Distance to change location”项，输入0 –>Assign magazine(VSK6)创建手爪2bufferNew–>在Name项中输入”gri_2″–> Type项选择Gripper–>OK–>用光标键切换到”Assign to spindle”窗口的”Assign to spindle”项–>Assign spindle(VSK2)–> 用光标键切换到”Distance to magazines”窗口的”Distance to change location”项，输入0 –>Assign magazine(VSK6)•3．创建装载点已有一名为”Manual loading point”装载点，为了跟PLC程序例配合，再建个装载点。

西门子840D刀库管理功能在FMH800加工中心中的应用比较了两种刀库管理功能，介绍了西门子840D刀库管理功能的优势，阐述了使用西门子840D刀库管理实现自动换刀功能的主要过程。

调试完成之后，恢复了自动换刀功能，刀库管理界面友好，刀库系统运行正常，提高了换刀效率，缩短了整体加工时间，为正常生产提供了有效的保障。

标签：840D；刀库管理；自动换刀引言友嘉卧式加工中心FMH800是江西洪都航空工业集团有限责任公司的重要设备，采用SINUMERIK 840D pl控制系统。

机床仅配置了链式刀库和机械手换刀装置，刀库容量60把，但机床并未配置自动换刀的NC/PLC控制程序，从该机床开始使用以来，一直使用手动换刀。

在零部件的加工过程中需要多次手动更换刀具，从而导致换刀效率低下。

为了提高换刀效率，缩短整体加工时间，我公司决定恢复其自动换刀功能。

1 自动换刀方案选择1.1 传统刀库管理功能传统刀库管理功能（即用户编写的刀库管理功能）可分为三部分：人机界面，备刀（刀库的运动），换刀（机械手的运动）。

由于西门子840D系统具有良好的开放性，允许机床厂家将自己的专有技术加入到系统当中，并提供适合特殊应用的显示界面、更方便的操作方式、更简单的加工参数调整等功能，使其与标准系统无缝连接。

1.2 西门子840D的刀库管理功能西门子840D提供了标准的刀库管理功能，相比于传统的刀库管理功能，除了具备传统的刀库管理功能外，还具有以下优点：（1）刀库管理适用范围广；（2）换刀灵活；（3）换刀过程透明；（4）实现刀具寿命监控；（5）刀库配置容量大；（6）大小刀管理。

综合比较两个方案，文章决定使用西门子840D的标准刀库管理功能来实现本机床的自动换刀功能。

2 刀库机械手结构与数控系统配置2.1 刀库机械手结构该机床刀库采用带机械手的链式单刀库，可装60把刀具。

液压马达和双速换向阀控制刀库的高低速旋转，机械手由液压驱动。

在刀库侧面配备有單独的换刀机械手手动控制平台。

刀库管理中工件计数的使用
本文简易叙述了在Siemens 840D刀库管理中如何使用刀具管理的工件计数功能，包括人机界面的设定和SETPIECE的使用。

一、 首先需要对进行工件计数使用到的刀具进行相关设定：
按下键，选择水平软键：
然后选择键可进入刀具表界面：
然后选择需要设定的刀具，在按键可进入刀具细节界面，并在Monitoring type项中选择Quantity（工件计数）：
按竖直软键进入监控数据界面：
在Quantity栏中，填入相关数据：
Actual Value（实际使用）：按需求填写；
Setpoint Value（起始值）：0；
Prewarn. Limit（预警告限制值）：按需求填写；
填写完成后，按退出界面。

二、 需要对程序进行相关修改
1)SETPIECE的相关说明
SETPIECE用于更新加工刀具的监控数据，在SETPIECE之前使用过的刀具的监控数据都会被更新。

编程方式：
SETPIECE (x,y)
x-完成工件的数量，范围0-32000
y-主轴标号，0表明为主主轴，通常为0
SETPIECE被执行之后，在其之前的所有刀具的使用次数被减少x。

2)编程示例：
T1 ；预选T1
M6 ；换T1
T2 ；预选T2
…
… ；使用T1加工
M6 ；换T2
…
… ；使用T2加工
SETPIECE（1）；进行工件计数，所有刀具T1，T2使用次数减1
M2。