刀库系统本科毕业设计.doc

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1、南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 目 录 前言1第一章 绪论3 1.1 引言3 1.2 选题背景与意义4 1.3 研究现状6 1.4 本文的结构8第二章 盘式刀库的机械结构原理10 2.1 刀库的分类10 2.2 盘式刀库的结构13 2.2.1 刀库的组成13 2.2.2 刀库的分度定位15第三章 NC与PLC数据交换16 3.1 数据交换指令16 3.2 PMC与NC的关系18 3.3宏程序的触发19 3.4 换刀NC程序的调用20第四章 低压电器控制方案设计22 4.1 与刀库相关的电气连接22第五章 PLC及NC程序控制原理设计24 5.1 NC程序控制设计24 5.1.1 换

2、刀NC程序24 5.1.2 刀库的换刀流程26 5.2 PMC程序的控制设计27 5.2.1 程序T、M功能译码27 5.2.2 路径最优控制29 5.2.3 顺序选刀方式30第六章 典型故障及解决方法32第七章 结论34 7.1 主要工作及结论34I 7.2 存在的问题34 7.3 发展展望35致谢36参考文献37附录A：机床PMC梯形图附录B：机床参数附件： 毕业论文光盘资料 II前 言 随着经济的飞速发展，制造业已成为中国的支柱产业之一。围绕着航空航天工业、汽车工业，模具制造等领域的发展，数控机床已成为制造业必不可少的基本加工设备。中国也一跃成为全球机床制造和消费大国。国产数控机床不仅在

3、产量上增长迅速，而且在质量和科技技术水平上也得到显著的提高。数控机床的制造能力也由低端的简易数控机床向全功能高端数控机床发展，已经能够设计制造五轴联动数控加工中心、并联数控机床和高速高精度的数控机床1 。改革开放使中国的经济走向世界，国际化已成为发展的必然趋势。国际著名的机床制造厂正将业务重点不断地转向中国，在国内建立生产研发机构，比如德国的德玛吉公司，美国的法道公司、哈挺公司，以及日本大畏和中国台湾的机床制造厂纷纷将生产销售的重点转移到中国大陆。国际著名数控系统制造商，如西门子、发那科等，也纷纷在中国建立生产销售机构。西门子公司在南京建立了数控系统的生产研发基地，努力将其业务融入中国经济发展

4、当中，采取了数控系统中国制造、全球销售的战略。近年来中国自主研发的国产数控系统也取得了迅速的发展，国产数控系统的功能、质量和可靠性都在不断地完善，在国内机床行业享有知名度，如华中数控、广州数控等。对于中国的机床工业来说，国际化的格局既是机遇，更是挑战。市场的竞争越来越激烈，更高性价比的数控机床已经成为市场竞争的焦点。刀库系统作为自动化加工过程中所需的储刀及换刀需求的一种装置，为数控机床缩短机床非切削时间，降低劳动强度提供了必要条件，是数控机床的重要功能部件2 。刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。藉

5、由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等。大幅缩短加工时程，降低生产成本；这是刀库系统的最大特点。未来数控机床产业的发展，以追求高速、高精度、高效率为目标。随着切削速度的提高，切削时间的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高；换刀的速度已成为刀库的一项重要指标。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3 。 第一章 绪 论1.1 引言加工中心（Machining Center，MC）是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它是适应省力、省时和节能的时代要求而迅速发展起来的自动换刀数控机床，是综合了机械技术、电子技术、计算机软件

6、技术、气动技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术以及通信诊断、刀具和编程技术的高技术产品。加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。数字控制是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号进行控制的一种方法。采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床。加工中心是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能聚集

7、在一台加工设备上，且增设有自动换刀装置和刀库，可以在一次安装工件后，数控系统控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、内外倒角、环形槽及攻螺纹等加工。数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的510倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用4 。随着电子技术的迅速发展，以及各种性能良好的传感器的出现

8、和运用，加工中心的功能日趋完善，这些功能包括：刀具寿命的监视功能，刀具磨损和损伤的监视功能，切削状态的监视功能，切削异常的监视、报警和自动停机功能，自动检测和自我诊断功能及自适应控制功能等。加工中心还与载有随行夹具的自动托板进行有机连接，并能进行切屑自动处理，使得加工中心成为柔性制造系统、计算机集成制造系统合自动化工厂的关键设备和基本单元。加工中心是一种功能较全的数控加工机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。特别是

9、对于必需采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工装和专机。这会为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。1.2 选题背景与意义数控机床是电子信息技术与传统机床技术相融合的机电一体化产品, 具有高效、精密、柔性自动化和易于实现工艺复合和信息集成诸特点, 特别适于加工复杂形状的零件, 因而早已成为现代先进制造技术最重要的基础装备和世界机床市场的主流产品, 受到机械制造企业的青睐。在现代工业加工过程中，随着劳动力密集型向技术密集型加工方式转变，普通铣床正逐渐被加工中心所替代。加工中心：是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能

10、数控机床。在中国香港，台湾及广东一代也有很多人叫它电脑锣。工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类，按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。二十世纪70年代以来，加工中心

11、得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及发展，数控加工中心在制造业得到了越来越广泛的应用。机械制造业的不断向前发展有赖于对制造精度的追求和对生产效率的追求。当代机械制造业面临着巨大压力，必须以高的加工精度、低的生产成本、短的生产周期开发更多的新产品，方可适应多变的市场需求和全球范围内的激烈竞争。由于加工工件的形状、工序复杂，换刀的效率问题越来越多地被关注，而使用刀库成了解决此问题的最佳途径。近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色，在其特有的技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能

12、、高可靠度及多工复合等概念之产品。其产品品质的优劣，关系到工具机的整体效能表现5 。随着科学技术和社会的发展，对机械产品的性能、精度、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求，数控机床的出现，开创了机械加工自动化的新纪元，不仅能提高产品的质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人劳动条件。一个零件往往需要多道工序完成，而单功能的数控机床只能完成单工序的加工，因此在零件生产过程中，要进行多次装卸换刀工作，不仅影响劳动效率，还降低了工件精度，加工中心和普通单功能机床的区别在于有了刀库和自动换刀装置，这样，一次装夹就可完成多到工序的加工，提高了零件精度和劳动效率。现在加工中心上刀库种类很多，有斗笠式、圆

13、盘式等，其中无机械手盘式刀库（斗笠式刀库）结构简单，运动集中，适合与立式加工中心。刀库成本低，工艺要求不高，但是国内生产此类刀库的企业较少，大部分需要进口，价格相对较贵，因此本课题非常有研究价值。刀库系统作为自动化加工过程中所需的储刀及换刀需求的一种装置，为数控机床缩短机床非切削时间，降低劳动强度提供了必要条件，是数控机床的重要功能部件，必将向以下几个方向发展：（1）精密和简易的两极化并存一方面随着主机的“单机多任务复合化”发展，刀库也必将向容量大、结构精、速度快、效率高的方向发展，以适应主机的高转速、高精度和强力切削的机械特性。此类刀库大部分为卧式刀库，有下面几个特点：可远距离传输。换刀时可

14、同步打刀，缩短换刀时间。大容量且可扩充。高效且精准的驱动和选刀系统。控制系统复杂。刀具重量大。比如，适合五轴联动的立卧转换伺服刀库。而另一方面刀库仅作为单纯的储刀仓功能存在，主轴主动抓刀的“固定地址换刀”刀库也是发展的方向之一，此时刀库好比数控系统的一个控制轴，仅有旋转定位功能，如立车刀库、转盘刀库等。（2）个性化和低成本因为目前主机的发展已经超越了常规意义的加工中心范畴，在航天、电力、汽车、医疗、模具等加工行业，换刀机构必须突破现有规格形式，符合客户量身定做的专业需求。（3）常规刀库的高速化、轻量化尤其以40盘式刀库为代表，换刀速度和刀库重量已经成为衡量刀库性能的主要参数之一，比如，吉辅40

15、盘式刀库的换刀速度1.1s，重量已经降到295kg。 （4）低碳、环保、智能、安全在选材上更环保，在制作过程中减少消耗、使用过程智能、安全等也是刀库发展的方向之一。1.3 研究现状 加工中心是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较

16、高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。加工中心最初是从数控铣床发展而来的。第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。二十世纪70年代以来，加工中心得到迅速发展，出现了可换主轴箱加工中心，它备有多个可以自动更换的装有刀具的多轴主轴箱，能对工件同时进行多孔加工。数控加工中心的分类有： （1）按照机床形态分类 1）卧式加工中心。指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。卧式加工中心一般具有3-5个运动坐标。常见的有三个直线运动坐标(沿X、Y、Z轴方向)加

17、一个回转坐标(工作台)，它能够使工件一次装夹完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工。卧式加工中心较立式加工中心应用范围广，适宜复杂的箱体类零件、泵体、阀体等零件的加工。但卧式加工中心占地面积大，重量大；结构复杂，价格较高。 2）立式加工中心。指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。立式加工中心一般具有三个直线运动坐标，工作台具有分度和旋转功能，可在工作台上安装个水平轴的数控转台用以加工螺旋线零件。立式加工中心多用于加工筒单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮的加工。立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低的优点。 3）龙门加工中心。与龙门铣床类似，适应于大型或形状复杂的工件加工。 4）万能加工中

18、心。万能加工中心也称五面加工中心小工件装夹能完成除安装面外的所有面的加工；具有立式和卧式加工中心的功能。常见的万能加工中心有两种形式：一种是主轴可以旋转900既可象立式加工中心一样，也可象卧式加工中心一样；另一种是主轴不改变方向，而工作台带着工件旋转900完成对工件五个面的加工。在万能加工中心安装工件避免了由于二次装夹带来的安装误差，所以效率和精度高，但结构复杂、造价也高。 （2）按换刀形式分类 1）带刀库机械手的加工中心。加工中心换刀装置由刀库、机械手级组成，换刀动作由机械手完成。2）机械手的加工中心。这种加工中心的换刀通过刀库和主轴箱配合动作来完成换刀过程。 3）转塔刀库式加工中心。一般应

19、用于小型加工中心，主要以加工孔为主。加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心，加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。主轴可作垂直和水平转换的，称为立卧式加工中心或五面加工中心，也称复合加工中心。按加工中心立柱的数量分；有单柱式和双柱式（龙门式）。 （3）按数控系统功能分类 加工中心根据数控系统控制功能的不同分：有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等。三轴、四轴是指加工中心具有的运动坐标数，联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标数，从而实现刀具相对工件的位置和速度控制。 （4）按工作台的数量和功

20、能分类有单工作台加工中心、双工作台加工中心，和多工作台加工中心。 （5）按加工精度分类 1）普通加工中心 普通加工中心，分辨率为1m，最大进给速度1525m/min，定位精度l0 m左右。 2）高精度加工中心 高精度加工中心，分辨率为0.1m，最大进给速度为15100m/min，定位精度为2m左右。介于2l0 m之间的，以5 m较多，可称精密级。刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等。刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正

21、确选择刀具加以定位，以进行刀具交换；换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在，若无刀库则加工所需刀具无法事先储备；若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换，而失去降低非切削时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。 1.4 本文的结构本文以数控加工中心的研发工程项目作为应用背景，对盘式刀库换刀故障解决方案进行了设计。全文共分为七章，各章的主要内容如下：第一章扼要地介绍了数控加工中心以及刀库的概念与相关研究背景；第二章研究了盘式刀库的结构原理；第三章对NC与PLC的数据交换进行了研究；第四章进行了低压电器控制方案的设计；第五章进行了PLC及NC程序控制原理的设计；

22、第六章研究了典型故障及解决方法第七章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。 第二章 盘式刀库的机械结构原理本设计是基于MCV850F小型立式加工中心，此类加工中心主要用于小型板类、盘类、壳类、模具类等复杂零件的多品种小批量加工，能完成铣、钻等多种加工工序，体积小、结构紧凑、价格低、生产效率高、精度较高。加工中心自动换刀装置有两种形式：有机械手换刀和无机械手换刀。有机械手换刀方式换刀时间短，但其机械结构比较复杂。而无机械手换刀是直接在刀库与主轴（或刀架）之间的相对运动来实现换刀的自动换刀方式，结构简单。由于小型加工中心体积小，无机械手换刀方式更适合于小型加工中心。2.1刀库的

23、分类刀库的容量、布局，针对不同的数控机床，其形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为以下几种： （1）斗笠式刀库 其机械结构简单，成本较低，而且容易控制。因而在小型加工中心上得到了广泛的应用。这种刀库的另一个特点是采用固定刀位管理，即刀库中每一个刀套只用于安放一把固定的刀具。由于采用固定刀位管理方式，刀具的交换实际上是还刀和取刀两个动作的合成。因此刀库的控制只有两个换刀动作，就是还刀和取刀这两个动作。如图2.1所示。 图2.1 斗笠式刀库斗笠式刀库一般只能存1624把刀具，斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。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，这时刀库转动。当

24、要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。 （2）圆盘式刀库 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。1）制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。2）刀号的计数原理。一般在换刀位安装一个无触点开关，1号刀位上安装挡板。每次机床开机后刀库必须

25、“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。机床关机后刀具记忆清零。3）固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。4）圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把。如图2.2所示。 图2.2 盘式刀库

26、圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。圆盘刀库一般俗称盘式刀库，以便和斗笠式刀库、链条式刀库相区分。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需搭配自动换刀机构ATC(Auto Tools Change)进行刀具交换。 （3）链条式刀库 链条式刀库的特点是可储放较多数量之刀具，一般都在20把以上，有些可储放120把以上。它是藉由链条将要换的刀具传到指定位置，由机械手将刀具装到主轴上。换刀动作均采用马达加机加工中心使用的刀库最常见的形式是圆盘式刀库和机械手换刀刀库。如图2.3所示 图2.3 链条式刀库2.2 盘式刀库的结构2.3.1刀库的组成 刀库由1.刀盘部件、2.轴承、3.轴承套、4.轴、

27、5.箱盖、6.拨销、7.锁止盘、8.电机、9.槽轮、10.箱体和11.感应开关等组成，结构组成示意图，如图2.4所示。 图2.4 刀库组成结构示意图其中刀盘采用，轮辐式结构，这样，既能满足使用的要求，又能保证刀盘的强度。刀盘部分由1.刀盘、2.夹块、3.刀爪组成。以8把刀为例，如图2.5所示 图2.5 刀盘部件图2.3.2 刀库的分度定位刀库的分度装置使用的是经典的槽轮机构(即马氏机构) , 它具有结构简单、外形尺寸小、机械效率高, 以及能较平稳地、间歇地进行转位等优点。 采用槽轮机构来驱动刀库的分度回转运动槽轮机构,具有冲击力小，较高的工作平稳性，较高的机械效率，可以在较高转速下工作，且结构

28、简单，易制造等优点。槽轮机构能把主动轴的匀速连续运动转换为从动轴的周期性间歇运动，常用于各种分度转位机构中。槽轮机构有三种基本类型：外啮合槽轮机构、内啮合槽轮机构和球面槽轮机构。刀库采用外啮合槽轮机构，外啮合槽轮机构的工作原理如图2.6所示，它由主动曲柄1、槽轮2、拨销3和锁止盘4组成。 图2.6 外啮合槽轮机构的工作原理 外啮合槽轮机构的主动曲柄回转轴线与槽轮回转轴线平行，通常主动曲柄作等速回转，当主动曲柄上的拨销进入槽中，就拨动槽轮作反向转位运动，当拨销从槽中脱出，槽轮即静止不动，并由锁止盘定位。当只有一个拨销时，主动曲柄转一周，槽轮作转一个角度的步进运动，从而实现转位、分度和定位。 第三

29、章 NC与PMC数据交换数控系统中，地址用来区分信号，不同的地址分别对应机床侧的输入、输出信号、CNC侧的输入、输入信号、内部继电器、计数器、保持型继电器（PMC参数）和数据表，每个地址由地址号（对应8个信号）和位号（0到7）组成。表明信号名称和地址关系的信号表在编制顺序程序时可用CRT/MDI上的键或用计算机键盘上的键输入到PMC中。3.1数据交换指令 字母信号类型X来自机床侧的输入信号（MTPMC）Y由PMC输出到机床侧的信号（MTPMC）F来自NC侧的输入信号（NCPMC）G由PMC 输出到NC的信号（PMCNC）R内部继电器（注入）A信息显示请求信号C计数器K保持型继电器T可变定时器D

30、数据表L标记号P子程序号 表3.1 地址号中的字母 地址号F的信号类型是来自NC侧的输入信号（NCPMC）；G的信号类型是由PMC输入到NC的信号（PMCNC），所以这些信号都是关于NC与PMC的数据，关于刀库换刀的F和G类型的地址号如表3.2、3.3所示：指令地址 地址解释F0000.5循环启动报警信号F0000.6伺服准备就绪信号F0001.0报警信号F0001.1复位信号F0004.1所有轴机床锁住检测信号F0007.0辅助功能选通信号F0007.3刀具功能选通信号F0009.4M译码信号F0009.5M译码信号F0009.6M译码信号F0009.7M译码信号F0045.0报警信号F00

31、45.1零速度信号F0094.0返回参考点结束信号F0120.0参考点建立信号 表3.2 指令地址地址解释G0004.3结束信号G0007.2循环启动信号G0008.0互锁信号G0008.4急停信号G0008.5进给暂停信号G0008.6复位和倒回信号G0029.4主轴速度到达信号G0029.6主轴停信号G0043.0方式选择信号G0043.1方式选择信号G0043.2方式选择信号G0055.0用户宏程序输入信号G0070.4CCW指令信号G0070.5CW指令信号G0070.6定向指令信号G0070.7机床准备就绪信号G0071.1急停信号G0100.0进给轴和方向选择信号G0102.0进给

32、轴和方向选择信号G0130.0各轴互锁信号 表3.33.2 NC与PMC的关系PLC用于通用设备的自动控制，称为可编程控制器。PLC用于数控机床的外围辅助电气的控制，称为可编程序机床控制器。因此，在很多数控系统中将其称之为PMC，数控系统有两大部分，一是NC、二是PLC，这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的。信号含义和地址(开关量地址或寄存器地址) 均由CNC 厂家确定,PLC编程者只可使用不可改变和增删。如数控指令的M、S、T 功能,通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。比如：一种是M功能-控制主轴的正反转及停止、主轴齿轮的变速、冷却液的开关、卡盘的松紧及换刀等。M功能的实现由开

33、关量的方式和寄存器的方式。S功能-主轴转速的控制。S功能的实现由开关量的方式和寄存器的方式。T功能-刀具功能。另一种是G代码指令功能发出指令。NC与PMC配合具体的步骤如下：1、 首先NC会把具体代码的数值发送到PMC特定的代码寄存器中，同时会有相应的辅助功能触发信号也发送到PMC中去。 2、PMC会根据NC的相应的触发信号和代码信号而执行译码动作，并触发相应的机床动作。例如：主轴的旋转控制、换刀动作等。3、当动作执行完成后，PMC会发一个完成信号给NC表示动作执行状态已完成，NC可以继续执行以下动作，否则系统会出在等待状态。4、当NC接到完成PMC的完成信号，会切断辅助功能的触发信号，表示N

34、C相应了PMC的完成信号。5、当NC的触发信号关闭后，PMC切断返回给NC的完成信号。6、当NC采样到PMC的完成信号的下降沿后，程序开始往下执行，辅助功能循环结束。 实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制，这个任务是由NC来完成,而具体执行的动作需要PMC来赋予；机床辅助设备的控制是由PLC来完成。3.3宏程序的触发 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，实现盘式刀库的换刀控制，在MDI方式下，当输入代码M06T2，就会调用机床内的一段NC换刀宏程序，而NC宏程序则会调用PLC换刀程序使机床作出相应的动作6 。这些代码之所以能调用NC宏程序是由于之前已

35、经在系统中的参数设定好的。具体的如下：（1） M代码触发宏程序 例：P6071为6:O900109001#3#4003;G91 G30 Z0;T#20;T#4020;M60;G#3;M99 （2） T代码调用O9002号程序 例：P6001#5为1，设定用T代码调用宏程序O9002#3=#4003；G91 G30 Z0;T#147;M6;G#3;M99（3） 先新建对应参数的程序号，参数内的数字与所呼叫的M*代码相同 例：P6089为6:09029 09029#3=#4003;G91 G30 Z0;T#20;T#4020;M6;G#3;M993.4 换刀NC程序的调用 FANUC加工中心的换刀

36、宏程序O9001在系统中受保护，其决定调用的参数地址在参数#6071中，如图3.1所示，一般机床在其中设定参数为“6”，在MDI方式下输入“M06T2”，则可以直接调用O9001执行换刀，如果将其地址参数中的“6”改成“42”，则在MDI的方式中输入“M42”，就可以直接调用宏程序O9001进行换刀。 图3.1 M代码的参数地址具体调用的步骤如下： 1、修改这些参数是必须要在机床无报警的状态下进行，确定机床无报警。 2、将方式拨到MDI方式，进入参数写入，将参数写入置1。 3、进行参数搜索，搜索P6071，进入参数6071中修改，将其中的6改成所需要设置的值，如42。 4、参数设置改完后必须要

37、将参数写入置0，按复位键，确认无报警。 5、在MDI方式界面，输入“M42”，则可以进行调用换刀宏程序O9001。 第四章 低压电器控制方案设计本次刀库设计是无机械手盘式刀库的刀库,这种刀库在小型立式加工中心上很常用。采用异步电动机启动刀库的正反转，电路中中间继电器KA6与KA7分别控制接触器KM2和KM3的线圈，控制刀库电动机三相电源任意两相的换相，来实现从而实现电动机正反转。刀库的前进后退由中间继电器KA8和KA9分别控制线圈的得电和失电，从而来实现刀库的进、退。现刀具的选择从而达到精确选刀的目的。4.1与刀库相关的电气连接加工中心刀库的主电路如图4.1所示 图4.1 刀库主要电器连接 有

38、关PMC的I/O接口分配地址如表4.2所示序号地址信号名称1X0003.0 刀库进2X0003.1 刀库退3X0003.2 刀杆松4X0003.3 刀杆紧5X0003.4 刀位计数6X0003.7 松刀按钮7Y0004.5 刀库正8Y0004.6 刀库反9Y0004.7 刀库进10Y0005.0 刀库退11Y0005.2 刀杆松 表4.2 刀库相关I/O地址分配 第五章 PMC及NC程序控制方案设计运用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，实现盘式刀库的换刀控制，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

39、精加工，提高了生产效率和效益。5.1 NC程序控制设计5.1.1换刀NC程序：O9001 N10 IF#1008EQ1GOTO190 T代码等于主轴刀号，换刀结束N20 M05 主轴停止N20 IF#4120EQ0GOTO190 如果主轴刀号等于0，换刀结束 N30 IF#4120GT16GOTO190 如果刀具大于16把，换 刀结束 N40 IF#4120EQ#1032GOTO190 如果T代码等于主轴刀号，换刀 结束 N45 M19 主轴定位 N50 G53G90G1Z-31.64 主轴抬起 N60 F800 进给率N65 G4X0.5 延时，主轴暂停 0.5sN70 M20 寻找放刀位N

40、71N72 IF#1009EQ1GOTO71 如果数据交换结束，调至N71执行N81 M14 刀盘进N90 G04X3 延时，主轴暂停 3sN91N92 IF#1009EQ1GOTO91 如果数据交换结束，调至N91执行N100 M11 刀具放松N101 N102 IF#1009EQ1GOTO101 如果数据交换结束，调至N101执行N105 G04X0.5 延时，主轴暂停 0.5sN110 G91G1Z5F200 主轴回第一参考点N111 N112 IF#1009EQ1GOTO111 如果数据交换结束，调至N111执行N120 G91G1Z100F3000 主轴回第二参考点N121 N122

41、 IF#1009EQ1GOTO121 如果数据交换结束，调至N121执行N130 M21 寻找换刀位N131 N132 IF#1009EQ1GOTO131 如果数据交换结束，调至N131执行N140 G91G1Z-100F3000 主轴回第二参考点 N141 N142 IF#1009EQ1GOTO141 如果数据交换结束，调至N141执行N145 G91G1Z-5F200 主轴回第一参考点N147 G4X0.5 延时，主轴暂停 0.5sN148N149 IF#1009EQ1GOTO148 如果数据交换结束，调至N148执行N150 M10 刀具夹紧N160 G04X1 延时，主轴暂停 1sN161 N162 IF#1009EQ1GOTO161 如果数据交换结束，调至N161执行N170 M15 刀盘退 N175 M32 N180 G90 绝对编程N190 M99