西门子Sinumerik 828D刀具管理功能

2012-10-23王大双

制造技术与机床 2012年2期

王大双

(西门子工厂自动化工程有限公司，江苏南京 211300)

1 刀具管理的目的及作用

刀具管理水平在很大程度上衡量着一台数控机床效率和柔性的高低。刀具管理功能确保任何时候机床上刀具都位于正确的刀位上，同时刀具信息得到正确、及时更新，能及时替换刀具，从而大大提高生产率，降低成本，获得可观的经济效益。西门子刀库管理软件功能强大，适用于多种类型刀库，尤其在复杂组合式刀库、大容量箱式刀库的应用方面，其优越性特别突出。

2 828D系统硬件构成和刀具管理软件结构

Sinumerik 828D主要由3部分构成:数控(NCK)、人机界面(HMI)和可编程逻辑控制器(PLC)。3部分以独立的CPU单元出现，通过总线连接通讯，在功能上既相互分工，又互为支持。西门子Sinumerik 828D刀具管理功能在原来西门子840D标准的刀具管理功能的基础上作了简化:840D NCK功能也适用于Sinumerik 828D，但PLC功能及NC和PLC之间的通讯不适用于Sinumerik 828D。西门子标准的刀具管理是使用FC8给的信息去更新刀库的数据和状态，而Sinumerik 828D通过固化的PLC接口信号更新刀库的数据和状态，接口信号流程如图1所示。图中NCK:刀具管理对刀库中的刀套进行管理;PLC:执行换刀，在刀库中移动刀具，夹爪控制必要时进行刀库控制;用户接口:PLC程序识别任务接口上到达的任务并执行机械运动，向刀具管理发送总应答。

3 应用实例

刀具管理从零件程序或HMI接收准备换刀和执行换刀的任务，刀具管理从这些任务中获取刀具需要进行的刀位变化，并将任务交给PLC，通过用户接口上相应位的脉冲沿发出应答，完成换刀过程。本文就按照程序执行的顺序来介绍该刀具管理功能在机床的具体应用过程。数控车削中心刀库上的刀具一般比较少，且不需要机械手，因此其程序比较简单，但程序编写原理和方法与其他复杂加工中心的刀库是一样的，所以本文以带有转塔刀库数控车床为例说明该功能的应用过程。

3.1 配置828D刀具管理人机界面

西门子刀库程序工具盒中有标准的刀具管理界面配置程序(MAG_CONF_MPF)，根据具体刀库的机械结构修改此程序，由于篇幅有限，本文就程序需修改的部分作简要说明。

如图2，机床配有1个转塔刀库，带有8个刀位，3个缓冲刀位，1个装载位，其需修改部分的程序如下:

修改完刀库配置文件后，在828D系统中运行该程序，然后须执行NC上电，能自动生成如图3所示的刀具管理界面。

3.2 设置NC参数

3.3 用户PLC程序设计

PLC固件功能将刀具管理任务传输至 PLC用户程序，PLC用户程序应答发送至刀具管理，然后将每条应答的反馈信息(应答故障时与故障编号一起，或者应答正常)传输至 PLC。用户PLC程序用于执行刀具管理任务和对刀具的所有位置变化进行应答。一般而言数控车床的换刀流程比铣床的简单，不需要机械手换刀，无附加缓冲区，PLC程序向刀具管理发送总应答即可。此机床的刀库部分的PLC程序如图4所示。

3.4 PLC应答过程说明

Sinumerik 828D固化了PLC功能，以传输步骤表提供刀具移动结构，通过应答步骤表对刀具移动进行应答，进行实时跟踪，每个任务至少需要1个应答，应答可按照DB9902中定义的表格进行，或者在一个步骤中的刀具管理任务完用于对实际刀具位置后，通过用户接口上相应位的0/1脉冲沿发出总应答(DB40xx/42xx DB×0.0)。应答信号存在时，不可修改此接口的数据，再将应答传输至刀具管理后，此信号由PLC固件复位，复位可能在多个PLC周期后进行。