1 引言

     刀库是加工中心的重要组成部分，换刀故障也是加工中心常见的故障。换刀故障的原因大致可分为机械本身的故障和人工干预不当导致的故障。机械本身的故障可以通过改进机械结构提高可靠性，本文结合立式加工中心PICK-UP式刀库为例重点讨论通过优化PLC编程和换刀循环程序来提高换刀的可靠性。

2 提高可靠性具体方法

2.1 跟踪刀具位置信息

对于siemens 802dsl系统，换刀方式分为两种：
a) 利用T代码激活刀具参数
b) 利用M代码激活刀具参数
这里采取了后者的编程方式。利用M代码激活刀具参数的好处是可以通过编程灵活控制刀具生效的时机。一般可以在完成所有换刀动作后、即新旧刀具已经各就其位，再通过M码激活刀具参数，使之生效。但是一旦换刀中断，则可能造成系统当前生效刀具号与主轴实际刀具号不符的情况。通过R参数等来跟踪主轴刀具号变化可以有效的记录换刀中断的“现场”，如此换刀循环中的R0：

……
N10  G53 G00  X=X_CH Y=Y_CH   ;X Y 轴运行到换刀位
N20  M75                     ;主轴松开（伴随读入禁止）
N30  STOPRE                   ;停止预读
N40  R0=0                     ;主轴内刀具号清零
……
……                     ;新刀运行到换刀位
N80  M76                     ;主轴加紧（伴随读入禁止）
N90  STOPRE      
N100 R0= $P_TOOLP            ;主轴内刀具号更新为新刀号

如上所示，如果换刀中断，则R0中可真实反应主轴的刀具情况。

2.2 手动干预的换刀信息跟踪

在换刀循环程序中，有一些关键动作将会引起刀具位置的变化，如在换刀位时，主轴松开意味着刀具从主轴移位到刀库；反之主轴夹紧意味着刀具从刀库移位到主轴。如果这类环节出现问题，如主轴夹紧或松开不到位，需要人为中断换刀循环，进行手动恢复原位。在这个过程中，可能会在换刀位手动松、夹刀具，引起刀具位置信息的变化。异步换刀的刀具信息可通过调用异步子程序的方式更新主轴刀具变化。通过PLC编程，实现在手动条件下，主轴在换刀位的夹紧、松开调用一个刷新主轴刀号的子程序：

;PROC PLCASUP1 DISPLOF
IF  $A_DBB[0] == 1  GOTOF _SONGDAO
R0 = $A_DBD[2]
STOPRE
_SONGDAO :
R0 = 0
M17

注：$A_DBB[0] == 1 :PLC与NC的交换字节，用于判定是主轴松刀还是夹刀;
    $A_DBD[2] : 当前位于换刀位的刀位号

2.3 错误状态下的保护

     错误的状态下运行程序由于刀具的混乱，将会导致工件和刀具的损伤、机床的碰撞。因此，保证机床在出错状态下的锁定状态是很重要的。如为了防止错误状态的程序启动，需要对NC接口的“NC禁止启动”进行置位，通过比较系统当前生效刀具号和主轴实际刀具号的一致性决定对这个信号的置位、复位。例中R0 是实型，在PLC中变换处理相对比较麻烦，可以通过NC程序实现“NC禁止启动”的等效状态：
利用事件驱动的子程序功能
设定机床参数如下：
MD11450 SEARCH_RUN_MODE                        7H
MD20106 PROG_EVENT_IGN_SINGLEBLOCK              1FH
MD20107 PROG_EVENT_IGN_INHIBIT                   CH
MD20108 PROG_EVENT_MASK                        1H
MD20109 PROG_EVENT_MASK_PROPERTIES             1H
    采用NC 启动激活/_N_CMA_DIR/_N_PROG_EVENT.SPF的方式，即NC程序首先调用     此程序则可编程PROG_EVENT.SPF如下：

           IF  R0  ==  $P_TOOLNO  GOTOF END
             _ERR :
M00
GOTOB _ERR
             END :  M30
    只有主轴实际刀具号与系统当前生效刀具号一致时才能继续执行后续程序，否则将“永远”停在“M00”，达到NC禁止启动的效果。

3 结束语

     以上方法能在不改变机械结构的基础上通过软件PLC和NC的编程提高刀库运行的可靠性，尤其在换刀意外中断时保护“现场”，较有效的防止乱刀现象，减少机床的故障率。对于很多数控系统，本身不具有刀库管理功能，或者刀库管理是作为需要付费的选项功能，如何在节省成本的前提下提高刀库换刀可靠性是一个很有实际意义的问题。因此，抛开具体方法，只针对提高机床换刀可靠性的思路而言，以上思路也是有意义的。

参考文献
1 802Dsl简明调试手册.SINUMERIK 802D solution line T/M V1.4
2 SINUMERIK 802Dsl操作编程 铣床.