1 傳統(tǒng)的刀具管理功能

　　傳統(tǒng)的刀具管理功能可分為三部分，一部分是選刀—刀庫(kù)軸的運(yùn)動(dòng);一部分是換刀—機(jī)械手的運(yùn)動(dòng);另一部分是人機(jī)界面。

　　1.1 選刀—刀庫(kù)軸的運(yùn)動(dòng)

　　目前刀庫(kù)軸大致有兩類:一類是NC軸刀庫(kù)，即控制刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)的是NC位控軸;另一類是PLC軸刀庫(kù)，即控制刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)是由PLC輸出完成的。

　　在西門子810 D/840 D中，NC軸刀庫(kù)控制既可由NC程序來(lái)完成，亦可由PLC程序通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的FC塊來(lái)完成，這完全取決十調(diào)試人員的選擇。PLC軸的刀庫(kù)則都由PLC程序完成其控制任務(wù)。

　　1. 2 換刀—機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)

　　刀庫(kù)軸的控制僅完成了選刀，但在大多數(shù)刀庫(kù)中(除斗笠式刀庫(kù)和車床上的旋轉(zhuǎn)刀架外)都需要機(jī)械手來(lái)完成其換刀動(dòng)作。

　　機(jī)械手動(dòng)作的控制可由NC程序來(lái)完成，亦可由PLC程序來(lái)完成。

　　當(dāng)選擇NC程序來(lái)完成時(shí)，調(diào)試人員可根據(jù)刀庫(kù)廠家提供的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的時(shí)序圖在NC程序中用若干M指令來(lái)完成。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)試直觀日_容易，但缺點(diǎn)是偶然情況下如遇急停或復(fù)位時(shí)，數(shù)據(jù)交換可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

　　另一種由PLC程序來(lái)完成其刀庫(kù)軸的控制。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是一旦調(diào)試好就不大會(huì)出錯(cuò)，但調(diào)試可能繁瑣一些。

　　以上是傳統(tǒng)的刀具管理必須處理的問(wèn)題。但從完善的角度來(lái)看還不夠，還需要考慮人機(jī)界面問(wèn)題。

　　1.3 人機(jī)界面

　　一個(gè)好的刀具管理，操作者一應(yīng)能從人機(jī)界面上清楚地看到整個(gè)刀庫(kù)中刀具的情況，并可調(diào)整刀庫(kù)中的一些刀庫(kù)信息，如手動(dòng)換刀時(shí)。我們最近借助810D/840D中的擴(kuò)展接口功能做了刀具管理畫ICI可完善整個(gè)傳統(tǒng)的刀具管理。

2 Shopmill/Shopturn的刀具管理

　　Shopmill/Shopturn是西門子公司在810 D/840 D中推出的車間級(jí)操作者用的NC編程軟件。在這個(gè)軟件中包含了比傳統(tǒng)的刀具管理功能更強(qiáng)的刀具管理軟件?，F(xiàn)將其一些功能介紹如下:

　　刀具表:用來(lái)存放全部刀具信息。

　　刀庫(kù):存放實(shí)際刀庫(kù)的刀具信息。

　　裝載/卸載功能:該軟件用裝載功能將刀具信息從刀具表調(diào)入刀庫(kù)中;用卸載功能將刀具信息從刀庫(kù)放回刀具表中。

　　監(jiān)控功能:該軟件具有刀具壽命管理(可分為次數(shù)或時(shí)間監(jiān)控)。

　　隨機(jī)換刀/固定換刀:通過(guò)設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)就可選擇隨機(jī)換刀還是固定換刀。

　　除去這些特殊的功能，Shopmill/Shopturn同時(shí)還具有標(biāo)準(zhǔn)的西門子刀具管理系統(tǒng)的所有功能。

3 標(biāo)準(zhǔn)的西門子刀具管理功能

　　標(biāo)準(zhǔn)的西門子刀具管理功能很多，這里僅就一些常用的功能介紹一下。

　　3.1 刀具管理中PLC-NCK的接口(見(jiàn)圖1)

　　3.2 一些功能及編程

　　(1)刀具搜索刀具搜索功能用T指令啟動(dòng)。T指令可以包括一個(gè)刀具編號(hào)或者一個(gè)名稱(命名符)—最多由犯?jìng)€(gè)字母數(shù)字字符組成(T=“命名符”)。

　　搜索某特定主軸中待更換的某把特定刀具。如果該刀具被禁用，則會(huì)搜索某把對(duì)等(替換)刀具，要么用下一個(gè)更高的Duplo編號(hào)，要么采用至換刀位置的最短行程實(shí)現(xiàn)此目的。

　　(2)搜索某主軸刀具的空刀位置主軸刀具的正確空刀位置搜索是采用搜刀T指令自動(dòng)搜索的。

　　在這種情況下，用戶可以自己在刀庫(kù)中定義搜索策略方向:從實(shí)際或第一位置往前搜索/從實(shí)際或最后位置往后搜索/從當(dāng)前位置對(duì)稱搜索。

　　(3)裝刀在裝刀時(shí)，刀具通過(guò)主軸或某裝刀工位帶到其刀庫(kù)位置，并輸入相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　對(duì)于MMC 103，刀具數(shù)據(jù)可以從刀具目錄、刀具柜或通過(guò)代碼載體中提取并直接輸入到刀庫(kù)清單中。

　　在自由裝刀時(shí)，用戶可以自己規(guī)定刀庫(kù)位置，而對(duì)與受控裝刀，刀具管理會(huì)搜索某空閑刀庫(kù)位置。

　　(4)卸刀在卸刀時(shí)，刀具從刀庫(kù)上取下來(lái)，并從刀庫(kù)清單中檢索應(yīng)用數(shù)據(jù)。

　　用戶可以將所卸刀具的應(yīng)用數(shù)據(jù)要么保存在刀具清單(TO存儲(chǔ)器)中某代碼載體(通過(guò)MMC 103上，要么保存在刀具柜(通過(guò)MMC 103)中。

　　(5)換刀換刀功能可以確保在主軸中插入一把新刀，并日_取下舊刀。該操作是在數(shù)控系統(tǒng)中與PLC(可編程邏輯控制器)一起執(zhí)行的。

　　對(duì)十帶有用作換刀裝置的抓手裝置/雙抓手裝置的鏈?zhǔn)?、圓盤式或箱式刀庫(kù)，換刀過(guò)程一般分兩步執(zhí)行:

　　用T指令在刀庫(kù)中搜索此刀:T3或T =" Drill(鉆頭)18"

　　(6)編程數(shù)據(jù)和指令通過(guò)對(duì)最重要的系統(tǒng)變量和NC語(yǔ)言指令的下列說(shuō)明，用戶可以看出刀具管理功能使用起來(lái)有多么簡(jiǎn)單。所有切削、刀具和刀庫(kù)數(shù)據(jù)都在概觀中列出:

　　①切削對(duì)十每次刀具切削，可以為幾何結(jié)構(gòu)、技術(shù)和刀具類型編程設(shè)定最多25個(gè)切削參數(shù)(x)，并將這些參數(shù)分配給刀具T1w32000(y)o

　　切削刃編號(hào)為D1...9(z): $TC_ DPx[y,z]

　　對(duì)刀具“T編號(hào)”的第二刀寫入刀具類型210:$TC_ DP1[T_ NR}2]=210

　　每刀最多可以編程設(shè)定10個(gè)用戶相關(guān)的參數(shù):$TC_DPClw19[y，z]

　　與切削相關(guān)的刀具監(jiān)控可以用4個(gè)參數(shù)定義刀具使用壽命、預(yù)警極限/剩余時(shí)間、預(yù)警極限/剩余時(shí)間編號(hào):$ TC_ MOP1 w4[ y，z]

　　在這里，你也可以每刀用10個(gè)額外的參數(shù):$TC_MOPC1 w10[ y，z]

　?、诘毒叩稁?kù)中的刀具是用一般刀具數(shù)據(jù)來(lái)描述的。

　　每把刀具(Y)都用11個(gè)參數(shù)(x): $TC_TPx[y]進(jìn)行識(shí)別，每個(gè)刀具識(shí)別號(hào)都被分配一個(gè)內(nèi)部刀具編號(hào)(1...w32000)。

　　例如，用Duplo編號(hào)和刀具名稱(命名符)生成一個(gè)新刀具T1:

　　$TC_TP1[1]=DUPLO_ NR　　$TC_TP2[ 1]=“DRILLl”　　或者一采用自動(dòng)生成的刀具編號(hào):　　DEF_INT DUPLO NR　　DEF_INT T NR　　T_NR=NEW(“DRILLl”，DUPLO NR)　　另外，在這里，也可以給每把刀具最多編程設(shè)定10個(gè)用戶特定的參數(shù):$TC_ TPC1w10[y]

　　磨削用刀具參數(shù)用以下方式定義:$TC_TPGx[ y ]　　額外的系統(tǒng)變量和指令:　　取消刀具:DELT(" DRILLl", DUPLO_ NR)　　從名稱或Duplo編號(hào)讀取刀具編號(hào):　　T_NR=GETT(“DRILLl”，DUPLO NR)　　R11=GETT(“DRILLI”，DUPLO NR)　　用于監(jiān)控的遞減單兒加土件數(shù)量計(jì)數(shù)器:SET-PIECE(2 , 4)(第二主軸的刀具計(jì)數(shù)器遞減4　　讀取所選定的刀具編號(hào)，以快速訪問(wèn)偏置補(bǔ)償數(shù)值:TETSELT(…，Spl,-No.)

　　具備此刀具編號(hào)的刀具是否存在?:　　$P_ TOOLEXIST[ t ]　　選擇刀具:Tx或T =" DRILLl "　?、鄣稁?kù)描述各種類型(鏈?zhǔn)健⑥D(zhuǎn)塔、箱式)的刀庫(kù)及其狀態(tài)(有效、禁用)，并對(duì)刀庫(kù)編號(hào)(y)1...32000，鏈接8個(gè)參數(shù)(x):$ TC_MAPx[ y ]

　　針對(duì)特定刀庫(kù)的10個(gè)額外刀庫(kù)用戶數(shù)據(jù):$TCMAPC 1…10[y]

　　用于刀庫(kù)/位置編號(hào)(y,z)lw 32000、帶6個(gè)參數(shù)(x)的刀庫(kù)位置數(shù)據(jù):　　$ TC_MPPx[ y，z]　　寫入例如刀庫(kù)1/位置4的刀具編號(hào):　　$TC_MPP6[ 1 ,4]　　或者一讀出:R4 = $ TC_MPP6[ 1 , 4 ]　　10個(gè)額外的刀庫(kù)位置用戶數(shù)據(jù):　　$ TC_MAPC1 w10[ y，，]

　　此外，用戶可以通過(guò)系統(tǒng)變量定義刀具和空刀位置搜索策略，并給主軸分配中間緩沖存儲(chǔ)。刀具管理所需要的所有數(shù)據(jù)(例如用十定義刀庫(kù)或者一裝刀)還可以通過(guò)帶系統(tǒng)變量的零件程序輸入。用戶甚至可以簡(jiǎn)單地在刀具管理功能中包含自己機(jī)床特有的令門知識(shí)，因?yàn)樗械南嚓P(guān)刀具數(shù)據(jù)可以通過(guò)用戶數(shù)據(jù)加以擴(kuò)展和補(bǔ)充。該數(shù)據(jù)可以在任何時(shí)候讀出和寫入。例如，可以保存最小和最大主軸電流，從而在加土過(guò)程中，可以識(shí)別出磨損或者斷裂的刀具，或者可以提供與某特定刀具冷卻水壓有關(guān)的信息。

　　(7)編程T=刀庫(kù)位置編號(hào)SINUMERIK刀具管理功能非常靈活，用戶可以用所希望使用的刀具之刀庫(kù)位置編號(hào)進(jìn)行編程。

　　T=1;位置1的刀具T9　　T="Bol";位置4的刀具T1

　　用戶不僅可以在轉(zhuǎn)塔上使用該編程類型，還可以對(duì)所有刀庫(kù)類型使用。

　　(8)刀具監(jiān)控刀具管理功能可以通過(guò)預(yù)報(bào)警極限依據(jù)刀具使用壽命或次數(shù)而實(shí)施刀具監(jiān)控。

　　參數(shù)設(shè)置:$ TC_ TP = 1用十時(shí)間受到監(jiān)控的刀具；$TC_TP =2監(jiān)控刀具已經(jīng)使用的次數(shù)

　　如果主軸中某把刀具的監(jiān)控準(zhǔn)則超出，則會(huì)輸出一個(gè)報(bào)警，然后該刀具會(huì)被禁用，在下一次調(diào)用時(shí)，將搜索某把可替換刀具。用戶可以通過(guò)在零件程序中定義某系數(shù)而考慮在加土各種土件材質(zhì)時(shí)刀具的不同磨損量，然后在遞減之前該系數(shù)將乘以當(dāng)前時(shí)間單位的數(shù)值:$ A_MONIFACT=10(即，對(duì)于1min的加土?xí)r間，將減掉10 min的刀具壽命)。每個(gè)主軸都對(duì)刀具每次用十切削的時(shí)間存有“記憶”。加土件數(shù)量監(jiān)控功能會(huì)感應(yīng)所有用十加土某土件的刀具，即使在多個(gè)主軸上加土?xí)r也如此。

　　(9)代碼載體系統(tǒng)在裝/卸刀對(duì)話范圍內(nèi)，利用MMC 103，為用戶提供了與自動(dòng)刀具識(shí)別系統(tǒng)連接的功能(來(lái)自Bilz或Balluff「巴魯夫」公司)。刀具代碼載體可以讀入和寫入刀具數(shù)據(jù)，而無(wú)須手動(dòng)輸入。代碼載體系統(tǒng)通過(guò)V.24接口與MMC 103相連。在裝刀時(shí)，從MMC通過(guò)代碼載體讀出數(shù)據(jù)集，并將數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)移給刀具管理功能。在卸刀時(shí)，應(yīng)用數(shù)據(jù)可以保存在代碼載體上，也可以保存在MMC(人機(jī)通訊)硬盤中。

　　(10)訪問(wèn)保護(hù)最后，用戶可以用不同的授權(quán)等級(jí)分配刀具管理功能，以防止系統(tǒng)受到非法訪問(wèn)。

　　等級(jí)0-3:口令保護(hù)(0=最高等級(jí))

　　等級(jí)4-7:用鍵開(kāi)關(guān)設(shè)置進(jìn)行保護(hù)(7=最低等級(jí))

　　只有那些利用相關(guān)訪問(wèn)授權(quán)等級(jí)可用的軟鍵才會(huì)顯示在控制器HMI(人機(jī)接口)上。例如，用戶可以對(duì)以下功能進(jìn)行聯(lián)鎖控制:刀庫(kù)裝刀/卸刀/顯示以及刀具清單/刀具柜/刀具目錄等的顯示等。