基于宏程序和PMC控制的斗笠式刀库换刀的实现
斗笠刀库解析
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
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。
数控机床斗笠式刀库换刀宏程序的开发和调试
“换 刀点 位 置 刀 具 号 ”。
作所必须 的数据。
３．换 刀专用指 令 的使用
“指令 刀号 ” 由 Ｒ５３６中的 数据 表示， 这是 ＮＣ 中 已经 规 定 了 的。 由于 Ｒ１ ０７００和 Ｒ５３６使 用 的 是
在对 Ｍ７０数 控 系统 内置刀库 设置 完毕 后，为 了 ＢＣＤ码 所以进行比较之前还须 进行 二进 制转换。
口
可 以 任 意 设 定 。 刀 具 总 数 可 达 ３６０。 （一 般 选 择 ｂｉｔ３＝１）
Ｒ１ ０６１ ０一 一一每一刀库 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 。
３．１设 定 刀具号
向 刀库 中 的 Ｒ１ ０７００一Ｒ１ ０７７９顺 序 写入 刀具 号 Ｉ １３６６
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
鼯 ３６
Ｒ８３明
Ｔ （刀 具） 代码 寄存
嚣
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。
号 相 等
· ６０· 第０２期 数控机床市场
日
当前刀号”不等于”主轴刀号”则跳转到 Ｎ２００步） 序 。其 动 作 如 下 ：
Ｎ５０ Ｍ５Ｍ９（主轴停 ／冷却停）
如 果 “当 前 刀 号 ” 与 “主 轴 刀 号 ” 不 相 等 ， 则 命
Ｎ６０ Ｍ１ ９ ： （主 轴 定 位 ） Ｎ８０ Ｇ３０Ｐ２Ｚ０ （Ｚ轴 下 到 换 刀 点， 位 置 由 ＃２０３８设 定 ） Ｎ９０Ｍ２３ （发刀库前进卡 刀指令 ）
FANUCOiMD数控系统斗笠式刀库实现自动换刀
Ｎ １ Ｍ ９ ９
％
（ 换刀结束 ，返回主程序）
（ ２）Ｐ ＭＣ 与ＮＣ 程序的配合 。斗笠式 刀库 实 现 自动换 刀是Ｐ ＭＣ与ＮＣ 程 序 的配合 来完成 的 。
Ｐ Ｍ Ｃ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 ／紧刀阀的动作以及 换 刀动作 顺序 。主轴 的上 升 、下 降和定 位都是 由
Ｎ Ｃ系统 程序 控 制 的 。
（ ８ ）刀库向远离 主轴 中心位置侧平移如附图ｆ
所示 ，直 ￣ Ｊ Ｉ Ｐ Ｌ Ｃ 接 收 到 传 感 器Ａ发 出 的 反馈 确认 信
步。
斗
换取 ，根据 刀库选取的不同 ，换刀系统 的控制方式 也不同。加 工中心常用的刀库有斗笠式 、凸轮式、 链条式 等 ，斗笠式 刀库是加工中， Ｏｌ ： ｋ 较常见的一种 换刀装置 ，换 刀过程简单 ，体积小、安装方便 、易 于控制和维护等优点 ，因此在中小型加工 中心上得 到了广 泛的应用 。但对 刀库的定位要求高 ，而且在 换刀过 程中需要轴配合其动作 ，而Ｐ Ｌ Ｃ 是无法直接 参与数控轴的控制。基于Ｆ Ａ ＮＵＣ ０ ｉ ＭＤ数控 系统 利用ＮＣ 宏程序可以把轴控制与Ｐ ＭＣ 控制有机地结 合 ，它可以按一定的逻辑控制Ｐ Ｍｃ 和进给轴 ，从而 实现 包含轴移动的换 刀控制。在本文 中，笔者 结合
后 ，这 时 刀库 转 动 ， 当 目标 刀具 对 正 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 。 刀库 具 体 动 作过程如下 ：
HNCMD系统斗笠式刀库换刀操作说明书V
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。
毕业设计-斗笠式刀库控制装置
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。
代系统斗笠式刀库换刀规划
目的和意义
随着制造业的快速发展，高效、高精度的数控机床在加工领域的应用越来越广泛。
斗笠式刀库作为数控机床的关键组成部分，其换刀规划的合理性和高效性对整个加 工过程的效率和质量具有重要影响。
本研究旨在针对斗笠式刀库的换刀过程进行优化规划，以提高加工效率、降低刀具 磨损和减少空程时间，为实际生产提供理论支持和实践指导。
05
实际应用与效果评估
应用案例介绍
案例一
某机械加工企业，采用斗笠式刀库进 行自动化换刀。通过合理的换刀规划 ，实现了加工效率的提高和成本的降 低。
案例二
某汽车制造企业，在生产线上采用斗 笠式刀库进行换刀。通过优化换刀策 略，减少了非加工时间，提高了生产 线的整体效率。
效果评估方法
对比分析法
将实施斗笠式刀库换刀规划前后的加工效率、换刀时间、成本等 数据进行对比，分析其变化情况。
统计分析法
对大量的数据进行统计分析，了解斗笠式刀库换刀规划在实际应用 中的表现和趋势。
专家评估法
邀请行业专家对斗笠式刀库换刀规划的实际效果进行评估，给出专 业意见和建议。
效果评估结果
加工效率提高
通过合理的换刀规划，减少了换刀时 间，提高了加工效率。
成本降低
优化了换刀策略，减少了不必要的浪 费，降低了生产成本。
代系统斗笠式刀库换刀规划
目录
• 引言 • 斗笠式刀库换刀系统概述 • 换刀规划算法 • 换刀规划系统实现 • 实际应用与效果评估 • 结论与展望
01
引言
主题简介
01
斗笠式刀库是数控机床中常用的 一种刀库形式，具有存刀量大、 换刀速度快等优点。
02
换刀规划是数控加工中的重要环 节，合理的换刀规划可以提高加 工效率、减少空程时间和刀具磨 损。
一种斗笠式刀库换刀宏程序的设计
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。
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基于宏程序和PMC控制的斗笠式刀库换刀的实现
作者：王刘成杨晋萍裘虹
来源：《电子世界》2012年第19期
【摘要】运用ladder编程软件和宏程序编辑，通过FANUC系统宏程序变量与PMC指令的结合，以及NC指令的调用，实现斗笠式刀库的换刀控制，从而达到换刀的有效进行，保证机械加工的精度，实现了NC机床的高效，高精加工，提高了生产效率和效益。
【关键词】NC；宏程序；PMC；功能指令
斗笠式刀库存放刀具数量为16～24把，刀库移向主轴实现换刀动作，具有容量少、构造易懂、刀库旋转、找刀容易、方便控制的优点，在经济型加工中心中应用很多。
本文主要针对斗笠式刀库的特点，运用PMC和宏程序实现对斗笠式刀库的换刀控制。
一、换刀动作及时序图
当主轴刀具进入刀库刀套后，主轴向上进给，脱开刀具，随后刀库旋转。
当输入的指令刀具在主轴正下方位置时，主轴向下进给，让刀具进入主轴锥孔，主轴夹刀后，刀库退到初始位置。
其换刀动作详细如图：
（1）主轴移动到换刀点：图1（a）
（2）主轴定位
（3）刀库向前到换刀点抓取旧刀：图1（b）
（4）主轴松开刀具
（5）Z轴向上移动出换刀空间：图1（c）
（6）刀库据指令找刀：图1（d）
（7）Z轴向下移动至换刀点：图1（e）
（8）主轴紧紧新刀
（9）刀库后退至初始位置：图1（f）
（10）刀库时序图：图2
整个刀库的动作主要靠刀库电机、汽缸和主轴的相互结合控制实现。
时序图中的分度电机通过PMC功能指令实现刀库的正反转就近找刀，其中的接近开关信号可用于刀库计数以此实现刀库原点复归和数刀。
汽缸的功能主要用于接收PMC发出的信号以控制刀库整体向前或后退，为换刀或换刀后的运行NC程序作准备。
二、FANUC换刀宏程序流程图
主要通过NC程序、PMC、宏程序实现，其中宏程序变量类型如表一所示，换刀时序框图如图3，相关说明如右侧所示。
三、功能指令
FANUC 0ID系统的功能指令有104个，其中常见的用于刀库控制的PMC功能指令主要有以下几个，现分别加以说明，其中的SUB是功能指令的代码。
五、结语
通过宏程序，PMC，NC的有机结合控制在加工中心上的应用，改善了原来的换刀速度和换刀的安全性，提高了机床的生产效率，使斗笠式刀库的换刀更为安全，简捷，有效，经济。
参考文献
[1]FANUC（北京）有限公司.B—61863梯形图语言编程说明书，2003.
[2]FANUC（北京）有限公司.GFZ—61803E—1/07 Macro Complier/Macro Executor Programming Manual.
[3]FANUC（北京）有限公司.B—64305CM/01 FANUC Series 0i—MODEL D维修说明书，2009.
作者简介：
王刘成（1983—），男，河南周口人，现供职于山西大学工程学院，研究方向：数控机床应用技术。
裘虹（1964—），女，浙江嵊州人，浙江特种电机有限公司工程师，研究方向：伺服电机。