西門子（zǐ） 828D 刀庫功能解析（xī）及實現-功能部件（jiàn）網-數（shù）控機床市場網

您現在的（de）位置：功能部件網> 加工（gōng）與維修>西門子 828D 刀庫功能解析（xī）及實現

西門子 828D 刀（dāo）庫功能解析及實現

2024-5-24 來源：一拖（洛陽）柴油機有限公司作者：張鋒，馬金衛，盧浩鵬，郭繼（jì）程（chéng）

摘要：刀庫換刀功能是數控加工中心一個不可或缺的功能，闡述西門子 828D 數控係統刀庫功能所需的（de）參數和數據表（biǎo）的含義，換刀步驟的（de）命令和（hé）響應過程，用實際改造項目進行輔助說明（míng）。

關（guān）鍵詞：828D；刀（dāo）庫；加（jiā）工中（zhōng）心；刀具管理

0 引言

一拖（洛陽）柴油機公司一台 ARROW500 加工中心故障率（lǜ）高，為了解決問題決定用西門子 828D 係統代替原有定（dìng）製數控係統。整個改造過程中，實現換刀功能是難度最大的部（bù）分。為實現（xiàn）刀（dāo）庫換（huàn）刀功能，技術人員查閱大量資料，投入大量時間和精力。要實現換（huàn）刀功能，首先要弄明白西門子 828D 數控係統（tǒng）換（huàn）刀過程中的數據傳遞，以（yǐ）及相關（guān）參數的含義（yì）。

1、換刀功能技術研究

全新的 828D 數控係統默認沒有“刀具管理”界麵，需要運行刀庫初始化文件 MAG_CONF.SPF 進行刀庫初（chū）始操作，刀庫初始化步（bù）驟在《828D 簡（jiǎn）明調試手冊》有詳細介（jiè）紹，按（àn）照步驟操作（zuò）即可。換刀子程序 L6.SPF 使用西門子提供的標準程序，根（gēn）據手（shǒu）冊複製到指定位置即可。

然後根據實際情況設定相關參數：MD10715［0］、MD10716［0］、MD10717、MD10760、MD20270、MD22550、MD22560、MD20310（bit9）、MD52270（bit7、bit8、bit9）、MD30600［0］、MD30600［1］和MD30600［2］。參數具體含義參（cān）考《SINUMERIK 828D，SINAMICS120 機床數據參數手（shǒu）冊》。

刀庫（kù）功能（néng）的實現（xiàn）是數（shù）控係統、PLC 程序、刀庫檢測信號之間精準配合完成的。換刀過（guò）程中，每一（yī）步都是由 NCK 發出動作開始命令（lìng），由 PLC 發出動作完成的應答信號來結束該步，NCK 進入下一步。

1.1 建立傳輸/響應步驟表

描述一個刀具的移動需要一（yī）個（gè）源地址和一個目（mù）標地（dì）址。新刀（dāo）是要換（huàn）上主軸的，目標地址（zhǐ）是固定的，就是主軸（zhóu）。新刀的源地址是刀庫，但（dàn）是刀位號是隨機的，可（kě）以是任意一（yī）個刀位。舊刀是要（yào）換回刀庫的，源地址是固定的（de），就是主軸。舊刀的目標地址是刀庫，但是刀位號是（shì）隨機的，可以是任意一個刀位。

在 PLC 程序中添加 3 個係統（tǒng） DB 塊（kuài），DB9900（常量傳遞表）、DB9901（變量傳遞表）和 DB9902（響應表），在表中定義刀具或刀庫的（de）所有可能的狀態。

1.1.1 DB9900 常量傳遞表

DB9900 常（cháng）量傳遞表列舉換刀過程中刀具經曆的刀庫變化，例如待換刀臂刀庫的刀具從刀庫到主軸，依次經（jīng）曆刀庫（真實刀庫）、換刀臂（緩衝區 2，西門子把緩衝區也看作一個刀庫）、主軸（緩衝區 1），刀（dāo）具經曆的刀庫和刀位在後麵詳細介紹。

設計 DB9900 常量傳遞表的步驟要點：

單獨設計新刀移動的步驟，即刀具從刀庫到主軸的過程步驟。例如，帶換刀臂的刀庫，新刀移（yí）動到主軸有（yǒu）兩步：刀（dāo）庫→換刀臂、換刀臂→主軸。

單（dān）獨設計舊刀移（yí）動的步驟（zhòu），即刀具從主軸（zhóu）到刀庫的過程步驟。例如，帶換刀臂的刀庫（kù），舊刀（dāo）移動到主軸有兩步：主軸→換（huàn）刀臂、換刀臂→刀庫。

DB9900 的步驟數=新刀移（yí）動的（de）步驟數+舊刀移（yí）動的步驟數。因此帶換刀臂（bì）刀庫（kù）的換刀步驟有 4 步。

1.1.2 DB9901 變（biàn）量傳遞表

DB9901 變量（liàng）傳遞表列舉刀具在真（zhēn）實刀庫中刀位的變化，一般都是把（bǎ）目標到位（wèi）號調到可以離開刀庫的（de）位置，步驟比較少，步驟號從 101 開始與（yǔ） DB9900 步驟（zhòu）號從 1 開始不同。

1.1.3 DB9902 響應表

DB9902 響應表的（de）步驟不是每次換刀都全部執（zhí）行，而是根據主（zhǔ）軸無刀抓新（xīn）刀、主軸有刀（dāo）換刀、還刀 3 種情況執行不同的步驟，響應對應的信號即（jí）可完成換刀過程。

DB9902 響應表建立要點：

建立響（xiǎng）應表應該窮舉出主軸（zhóu）無刀抓新刀、主軸有刀換刀、還刀這 3 種刀庫動作的所有狀態。有（yǒu）共同的狀態合成同一步，不同的狀態需要全部列舉出來放入 DB9902 中。每一步都要指明新刀和舊刀的動作（zuò），如果（guǒ）沒有動（dòng）作，起始值設為零。

響應表（biǎo）中的新/舊刀要執行相應的（de）動作，動作起始（shǐ）值填寫DB9900 中編寫動作步驟的步驟號。

刀庫結構（gòu）越複雜，換（huàn）刀的中間狀態越多，建（jiàn）立的響應表步驟越多。

響應表還要建（jiàn）立刀庫旋轉的步驟和換刀（dāo）終止的步驟。刀庫（kù）旋轉舊（jiù）刀沒有動作，新刀動作的起始值要和 DB9901 中相應動作的步驟號相同。

真實刀（dāo）庫中的某個刀位用刀位號表示，但是（shì）刀庫中的刀位往往（wǎng）較多（duō），很難逐個列出。所以（yǐ）用“0，1”代表新（xīn）刀源地址，實際地址在 DB4300.DBW6 和 DB4300.DBW8 中；用“0，2”代表舊刀目標地址，實際地址在 DB4300.DBW18 和 DB4300.DBW20 中（zhōng）。

在緩衝區中用“9998，1”代（dài）表主軸，“9998，2”代表卡爪 1，“9998，3”代表卡爪 2。一般（bān）刀庫（kù）裝刀點都（dōu）是主軸（zhóu），用“9999，1”表示，如果還有第二裝刀點，則用“9999，2”表示。

1.2 自動換（huàn）刀命令和應答

刀庫換刀相關命令讀取地址見表 1。

表 1 自動換（huàn）刀命令信（xìn）號接口

DB4300.DBX0.0 是（shì）命令（lìng）位，代表當前有命令。DB4300.DBB1中的每一位對（duì）應不同的命令內容。

自動（dòng）換刀過程中，DB4300.DBX1.0~DB4300.DBX1.6 中的信號來自（zì） NCK，結合換刀程（chéng）序的信息和刀具管理表的實際情況（kuàng），向 PLC 發出不同的信號。例如：換刀程序執行時主軸上無刀（dāo），則（zé）DB4300.DBX1.4 置 1；執行（háng）換刀程序 T0，則 DB4300.DBX1.3 置1；換刀執行到需要刀庫旋轉找刀時，DB4300.DBX1.2 置 1。

正常情況下換刀程序（xù）執（zhí）行 M206 指令後，DB4300.DBX1.1一直置（zhì） 1，刀庫換刀位的刀號和主軸上刀具的原刀（dāo）位不相同時，DB4300.DBX1.1 不會置 1，還有其他條（tiáo）件也可能導致 DB4300.DBX1.1 不（bú）會置 1，需要多加觀察。

自動換刀各個步驟應（yīng）答地址見表 2。

表 2 自動換（huàn）刀應答信號接口

表 2 中數字對應 DB9902 中（zhōng）的步驟數。例如 DB4200.DBX0.1中（zhōng） 1，對應（yīng） DB9902 中的第 1 步，當換刀過程中執行到 DB9902中的第 1 步，如果 PLC 將 DB4200.DBX0.1 置 1，表示（shì） DB9902 中的第 1 步完成，否則（zé）刀具管理表（biǎo）認為這一步沒有完成，不會進行下一步動作。

響應信號使用置位線圈（S），其接通後，在下一個 PLC 掃描周期自動複位（wèi），因此不需要複位的 PLC 程序。

響應信號存在的實（shí）際非常短暫，隻有（yǒu）一個 PLC 掃描周期，因此在 PLC 程序（xù）監控中看不到響應信號接通，需要添加輸出或者（zhě）中繼點的（de）置位線圈進行輔助顯示。

如果不借助輔助顯示信號，直（zhí）接監控到（dào）一個響應（yīng）信號一直存在，則表示該響應信號的命令沒有出現，先出現了響應信號。這種情況下即使（shǐ）響應信號的條件（jiàn）已經不滿足，該信號在下一個PLC 掃描周期也不會自（zì）動複位（wèi），需要接通 DB4200.DBX9.0 來複位該信號。

響（xiǎng）應信號其實就是告（gào）訴刀（dāo）具管理表，換刀的某個動作已經完成，可以進行（háng）下一步動作。

2、ARROW500 的換刀功能設計

ARROW500 刀庫（kù）為沒有換刀臂的鬥笠式刀（dāo）庫，換刀時主（zhǔ）軸直接（jiē）在刀庫（kù）裏（lǐ）抓刀，換刀步驟（zhòu）比較簡單。換（huàn）刀 PLC 程序（xù）根據個人的思（sī）路，各有（yǒu）不同。主要說明 PLC 中傳送/響應步驟表的建（jiàn）立（lì）。

2.1 DB9900 常（cháng）量傳遞表

由於（yú） ARROW500 沒有換刀臂，換刀的步驟比（bǐ）較少。新刀移動步驟隻有一步：刀庫→主軸；舊刀（dāo）移動步驟也隻有一步：主軸→刀庫。因此 DB9900 中隻設計2 步就（jiù）可以（yǐ），ARROW500 的DB9900設（shè）置如圖 1 所示。

圖 1 ARROW500 的 DB9900 設置

步驟 1 表示刀具從（cóng）刀庫（kù）到主軸的過（guò）程。其中（zhōng） DB9900.DBW0 和B9900.DBW2 的數值“0，1”代表源刀庫號（hào）和源刀位（wèi）號。DB9900.DBW4 和 DB9900.DBW6 的數值“9998，1”代（dài）表目標刀庫號和目標刀位號，也就是主軸。

步驟 2 表示刀具從主軸到刀庫的過程（chéng）。其中 DB9900.DBW8和 DB9900.DBW10 的數值“9998，1”代表（biǎo）源（yuán）刀庫號和源刀位號，也就是主（zhǔ）軸。DB9900.DBW6 和（hé） DB9900.DBW8 的數值（zhí）“0，2”代表（biǎo）目標（biāo）刀庫號和目標刀位號。

2.2 DB9901 變量傳遞表

DB9901 主要顯示刀庫旋轉動作的（de）步驟。ARROW500 的DB9901 數據（jù）如圖 2 所（suǒ）示。

圖 2 ARROW500 的 DB9901 設置

該步驟隻有一步，從刀庫到主軸的數（shù）據傳遞。DB9901.DBW0和 DB9901.DBW2 中的數（shù）據“1，0”代表源刀庫號和源刀位號，表示刀庫中某個刀位，“0”會在 OLC 程序中修改為當前刀（dāo）位號DB9901.DBW4 和 DB9901.DBW6 的數值“9998，1”代表目標（biāo）刀庫號和目（mù）標（biāo）刀位號，也就主軸。

2.3 DB9902 響應表

安裝每一步新刀和舊刀隻有一個可以動作的原則，響應表窮舉刀庫換刀的所有可能步驟（zhòu），鬥笠式刀庫響應表（biǎo）設計見表 3。然後根據表使用（yòng）填寫 DB9902 數據塊數據，ARROW500 中DB9902 響應表（biǎo）設置如圖 3 所示。