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西门子828D数控铣床系统刀具管理应用探讨

以传递/响应步骤表的建立与使用为例

1.引言

828D数控系统提供的刀具管理功能因其刀具管理信息直观透明、刀具调用高效可靠，大大提高了生产效率和生产安全性。换刀过程中每步动作完成后都要进行一次响应，向刀具管理系统报告当前换刀动作的完成状态，以实现刀具管理系统对换刀过程的实时管理和HMI刀具管理画面信息的及时更新。机床换刀动作完成状态的传递/响应建立在刀具管理系统提供的三个DB块数据表上，分别是DB9900（常量传递表）、DB9901(变量传递表)、DB9902(响应步骤表)。

2 传递/响应步骤表的建立与使用

2.1刀库的定义：

刀具管理系统定义了三种类型的刀库：一是真实存放刀具的刀库，二是暂时存放刀具的虚拟刀库如机械手卡爪、主轴等（刀具传递时作为一个缓冲区），三是装刀点作为一个虚拟刀库，在进行装卸刀时都是由装刀点装入或卸到装刀点上。且刀具管理系统对刀库、主轴、卡爪等赋予了固定的代码，在进行传递/响应表建立是进行介绍。

2.2 DB9900常量传递表的建立

通常该表中定义机床换刀过程中的固定换刀动作状态步骤，建立DB9900常量传递表时要考虑好刀具更换时所有可能的换刀动作步骤，DB9900常量传递表最多支持64步，步骤号从1～64。占用数据块地址从DBW0～DBW510，每步占用4个字地址。

2.3机械手换刀案例DB9900常量传递表的建立与解析

注：如有更多缓冲区，可继续定义。如9998.4可定义成卡爪3。

2.4DB9901变量传递表的建立

通常该表中定义刀库旋转动作状态步骤。因刀库转动时刀库换刀点的当前刀位号不断变化，所以刀库旋转动作的状态步建立在DB9901变量表中。DB9901变量传递表最多支持64步，步骤号从101～164。占用数据块地址从DBW0～DBW510，每步占用4个字地址。

2.5 机械手换刀案例DB9901变量传递表的建立与解析

 

2.6 DB9902响应步骤表的建立

   在DB9900常量传递表和DB9901变量传递表中定义了机床换刀和刀库旋转动作的若干状态步，机床换刀过程中每完成其中的一步，就应向NC刀具管理系统响应一次，告知NC刀具管理系统当前机床换刀动作进行到的状态，同时进行HMI刀具管理信息画面的更新。机床换刀和刀库旋转时的动作状态响应建立在DB9902响应步骤表中，最多可建立30个响应步骤，步骤号从1～30。占用地址从DBB0～DBB118（DB9902.DBB0～DB9902.DBB118），每个响应步占用3个字节地址。需要特别指出的是，在“要响应的新刀步骤号”和“要响应的旧刀步骤号”中填写的数值都可看作一个指针，指向DB9900常量传递表或DB9901变量传递表中所定义的某一步进行状态响应。刀具管理系统提供了两类及5种不同的响应状态代码，同步响应状态代码：1换刀完成状态响应3换刀终止状态响应105、中间步骤，换刀未完成状态响应 。异步响应状态代码：204刀库旋转状态响应、201刀具移动状态响应。

2.7 机械手换刀案例DB9902响应步骤表的建立与解析

注：同步响应：PLC与NCK共同完成的状态步。如将卡爪中的新刀具装入主轴时，PLC负责动作的执行，NCK同时要执行“读入禁止”功能。待新刀具装入主轴后，可响应换刀完成，NCK解除“读入禁止”，开始下一程序段的运行。卡爪中的旧刀在还刀过程中的响应可使用异步响应来进行。异步响应：201刀具异步响应，如旧刀的还刀或部分机床刀库带有“运刀小车”，当主轴换刀完成后就可响应换刀完成，NCK解除读入禁止功能开始下一程序段的运行，而此时旧刀需要由运刀小车将旧刀换回刀库，旧刀还刀的整个动作过程都可用201刀具异步响应进行。异步响应不影响机床的正常加工。204的响应是针对机床刀库旋转，换刀点刀位号发生变化时的响应。

2.8DB9902响应步骤表步骤号与接口应答地址的对应

DB9902响应步骤表的每一步都对应着一个固定的接口应答地址。当对应的接口应答地址由PLC程序置1时，PLC固件会自动响应DB9902响应步骤表中与之对应步骤号中的响应状态。接口应答分为手动应答方式和自动应答方式。当采用手动指令进行刀具换刀或刀库动作时，用手动应答方式进行应答。手动指令由HMI刀具管理信息画面的软按键给出，手动地址DB4100.DBX1.0～DBX1.3对应“装刀”、“卸刀”、“刀具移位”、“刀具定位”4个手动指令。DB4000.DBX0.1～DBX3.6的30位位地址，为手动命令应答地址，与DB9902响应步骤表的30步想对应。采用自动指令进行刀具换刀或刀库动作时，用自动应答方式进行应答。自动指令地址DB4300.DBX1.0～DBX1.6对应“固定点换刀”、“换刀M206”、“备刀TXX”、“T0” “无旧刀”、 “装载手动刀具”、“卸载手动刀具”6个自动指令。DB4200.DBX0.1～DBX3.6的30位位地址，为自动命令应答地址，也与DB9902响应步骤表的30步向对应）。

如下例，DB4000.DBX0.1与DB4200.DBX0.1都对应的是DB9902响应步骤表的第1步。

2.8 DB9900常量传递表、DB9901变量传递表、DB9902步骤响应表的应用

以机械手换刀的一个动作过程讲述已建好三个DB数据表的使用。主轴当前刀具为2号刀具，刀库换刀点处的刀位为2号刀位，进行6号刀具的更换。

（1）、主轴当前刀号及刀库换刀点当前刀位号如图所示

（2）、执行T6指令进行刀库备刀，通过HMI刀具管理信息换面可看到刀具管理信息的更新

（3）、通过PLC程序实现刀库的旋转和刀库换刀点刀位号的记录

（4）、刀库运动转台响应

MW30存储当前的刀位号,数据传送到DB9902响应步骤表的DB9902.DBW2中，且使DB4200.DBX1.1置1一次，DB4200.DBX1.1接口地址对应DB9902响应步骤表的步骤号9，即对DB9902响应步骤的第9步进行状态响应。第9步中的状态响应内容是（101、0、204）。

101：指向DB9901变量传递表中的步骤号101 ，刀库旋转。0：旧刀具无动作。204：刀库旋转状态响应。刀库每转过1个刀位，响应一次DB9902响应步骤表中的第9步骤，HMI刀具管理画面会更新一次，将绿色箭头放置在正处于刀库换刀点的刀位号上。DB4200.DBX1.1响应置1后，会在PLC下个扫描周期自动复位。在PLC的一个扫描周期内只允许一个响应状态步。

(5)备刀完成,执行M06换刀指令。

（6）第7步响应后，HMI刀具管理换面更新

（7）、PLC控制装刀完成后，使DB4200.DBX1.0置1，响应DB9902响应步骤表的第8步。

（8）、进行换刀完成响应,结束换刀。系统结束读入禁止功能，加工程序进行下一步的执行。