西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8详细使用

　　数控机床的换刀过程中，必须保证准确无误地自动选择各工步所需要的刀具。按照数控装置的刀具选择指令，从刀库中将所需要的刀具转换到取刀位置，称为自动选刀。通常选刀方式有顺序选刀和任意选刀两种。
1.顺序选刀方式
　  刀具按预定工序的先后顺序插入刀库的刀座中，使用时按顺序转到取刀位置。用过的刀具放回原来的刀座内，也可以按加工顺序放入下一个刀座内。该法不需要刀具识别装置，驱动控制也较简单，工作可靠。但刀库中每一把刀具在不同的工序中不能重复使用，为了满足加工需要只有增加刀具的数量和刀库的容量，这就降低了刀具和刀库的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎，如果刀具不按顺序装在刀库中，将会产生严重的后果。这种方式现在已很少采用。
2.任意选刀方式
　　这种方法根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件的加工顺序排列，可以任意存放。每把刀具（或刀座）都编上代码，选刀时，每把刀具（或刀座）都将接受"识刀器"的识别。当某把刀具（或刀座）的代码与数控指令的代码相符合时，该把刀具被选中，刀库将刀具送到换刀位置，等待机械手来抓取。任意选择刀具法的优点是刀库中刀具的排列顺序与工件加工顺序无关，刀具可重复使用。因此，刀具数量比顺序选择法的刀具可少一些，刀库也相应地小一些。
　　任意选择法主要有四种编码方式：刀具编码方式、刀座编码方式、编码附件方式和计算机记忆方式。
　刀具编码方式
　　　这种方式是对每把刀具按照二进制原理进行编码, 由于每把刀具都有自己的代码，因此，可以存放于刀库的任一刀座中。这样刀库中的刀具在不同的工序中也就可重复使用，用过的刀具也不一定放回原刀座中，避免了因刀具存放在刀库中的顺序差错而造成的事故；同时也缩短了刀库的运转时间；简化了自动换刀控制线路。但由于要求每把刀具上带有专用的编码系统，使刀具长度增加，制造困难，刚度降低，同时机械手和刀库结构也较复杂。　
　刀座编码方式
　　　这种编码方式对每个刀座都进行编码，并将刀具放到与其编号相符的刀座中，换刀时使各个刀座依次经过识刀器，直到找到所需的刀座，刀库便停止旋转。由于这种编码方式取消了刀柄中的编码环，使刀柄结构大为简化。因此，识刀器的结构不受刀柄尺寸的限制，而且可以放在较适当的位置。在自动换刀过程中必须将用过的刀具放回原来的刀座中，增加了换刀动作和时间。与顺序选择刀具的方式相比，刀座编码的优点也是刀具在加工过程中可以重复使用。
　编码附件方式
　　　编码附件方式可分为编码钥匙、编码卡片、编码杆和编码盘等，其中应用*多的是编码钥匙。这种方式是先给各刀具都缚上一把表示该刀具号的编码钥匙，当把各刀具存放到刀库的刀座中时，将编码钥匙插进刀座旁边的钥匙孔中，这样就把钥匙的号码转记到刀座中，给刀座编上了号码。识别装置可以通过识别钥匙上的号码来选取该钥匙旁边刀座中的刀具。
　　　这种方式是较早期采用的编码方式，现在已经很少采用。
 3.软件选刀方式
　　　上述选刀方式都给换刀系统带来了很多不便，所以近年来在加工中心上应用的很少。目前在加工中心上绝大多数选用记忆式选刀方式，其工作原理是在刀库上安装位置检测装置(一般与电动机装在一起)，刀库上每一个存刀位置(即地址)都可以通过位置检测装置测出，刀具本身不进行编码，只要把刀具号和刀库中地址(刀套位置)对应记忆在数控系统的plc中，刀库分度、刀具交换的同时每次改变存储器的内容来控制自动换刀装置，不论刀具放在哪里都始终记忆着它的踪迹。此方式不仅可以任意选取刀具，而且不论刀库在哪个位置都可以自由地送回刀具，在新旧刀具交换时，不必寻找送回地点，可以节省换刀时间，刀库和刀具不必设编码环和条形码，不要识别装置等，这种方法主要由软件完成选刀，从而消除了由于识刀装置的稳定性、可靠性所带来的选刀失误。因此是目前常用的一种选刀方式。下面以一个实例来说明其工作原理：
　ATC（自动换刀）控制和刀号数据表
　　　刀库定位后，从某一位置（一般从换刀位置）的刀座起按顺序给刀座编号，如下图中方框的1～8号，以后刀库旋转，不管刀座移到什么位置，刀座始终拥有原先编定的这一个号码（号码变成了该刀座的名称），而且刀座的相邻顺序关系不会改变。零号0为主轴编号。刀具不附编码环，而是任意给定一个编号，如图中的(10)～(18)的刀号。一旦给某一把刀编定刀号后，这个刀号就不再改变。一般刀号可采用BCD码编写。加工前将已编号的刀具插入刀座内，刀座内可以插入同号的刀具也可以任意插入，刀座号与刀具号不一定要相同。
　　在PlC内部建立一个模拟刀库的刀号数据表，如图6-18所示，数据表中的表序号（即内存地址号）与刀座编号依次相对应。每个表序号内的内容就是序号相同的刀座中所插入刀具的刀号。表中首地址TAB单元内固定存放插在主轴内的刀具的刀号，TAB＋1～TAB＋8单元内存放序号相同的刀座所插刀具的刀号，以后每次刀库旋转定位并且刀具交换后，主轴内与在换刀位置的某号刀座内的刀号将发生变化，应及时修改刀号数据表内相关表序号内的刀号，使刀号数据表始终是刀库中刀座号及刀号的一种映象（即一一对应）。
　　　　　　　　
　
刀具识别
　　如上所述，在刀库中选刀的问题，就变成了在刀号数据表中寻找所需刀号的问题。实质上转变为在刀号数据表中找寻插有所需刀号的刀座（与刀座号对应的内存地址号），然后令该号刀座移动到换刀位置。
　　换刀时，刀库定位，定位后处于换刀位置的为某号刀座，刀具交换后，该号刀座内的新刀插入主轴内，主轴内用过的旧刀插回处于换刀位置的该号刀座内，将该号刀座定义为刀库的现在刀座。将该刀座的号码数据存放在一个现在刀座号计数器内。
　　当PLC接到寻找下一次需用的新刀指令T××后，在模拟刀号数据表中进行检索，检索到指令刀号××，将该刀号在数据表中的表序号存放到一个缓冲存储单元1中，这个表序号就是指令刀号××所在刀座的号数。将该表序号对应的刀座定义为目标刀座。令刀库旋转，每一个刀座通过换刀位置时，由电器元件(如无触点开关)产生一个计数脉冲信号，当刀库正（顺时针）转时，每发一个计数脉冲使现在刀座号计数器递增计数（如图6-18的刀座编号顺序，是递增计数），当刀库反转时，每发一个计数脉冲，计数器递减计数。因此现在刀座号计数器的数值总是等于通过换刀位置的刀座的号数（即现在刀座的号数），计数器的数值始终在1～8之间循环。当计数器的数值达到目标刀座号码数的前一个数值时，即目标刀座移到换刀位置前一个位置，即减速位置时，令刀库减速旋转，现在刀座计数器的数值等于目标刀座的号数时，目标刀座（即指令刀号××所在的刀座）到了换刀位置，将其定位，等待刀具交换。　
　
刀具的交换及刀号数据表的修改
　　当前一工序加工结束后需要更换新刀加工时，NC系统发出自动换刀指令M06，控制机床主轴准停，机械手执行换刀动作，将主轴上用过的旧刀和刀库上选好的新刀进行交换。与此同时，应通过软件修改PC内部的刀号数据表，使相应刀号表单元中的刀号与交换后的刀号相对应，修改刀号的流程如图6-20所示。

一.刀库形式
　　刀库是用于存放刀具及辅助工具的机构，它是自动换刀系统中主要部件之一。其容量、布局和具体结构对数控机床的设计有很大影响。数控机床上普遍采用盘式刀库和链式刀库。密集型的鼓轮式刀库或格子式刀库虽然占地面积小，但由于结构的限制，很少用于单机加工中心。密集型的固定刀库目前多用于FMS中的集中供刀系统。
　1.盘式刀库
　　　如图1所示，此刀库结构简单，应用较多，但由于刀具环形排列，空间利用率较低，一次出现将刀具在盘中采用双环或多环排列，以增加空间利用率。但这样会使刀库的外径过大，转动惯量也很大，选刀时间也较长。因此，盘式刀库一般用于刀具容量较少的刀库。
　　　　　　　　　　
　
　2.链式刀库
　　　如图6-14所示，其结构简单，有较大的灵活性，刀库容量大，环形的形状可以根据机床的布局配置成各种形式，也可以将换刀位突出以利于换刀。当链式刀库需增加刀具容量时，只需增加链条的长度，在一定范围内无需变更线速度和惯量。这种条件对系列刀库的设计和制造带来了很大的方便，可满足不同的使用条件。一般刀具数量在30～120把时，多采用链式刀库。
　　　　
　　　图6-14（a）是某一自动换刀数控镗铣床所采用的单排链式刀库简图，刀库置于机床立柱侧面，可容纳45把刀具，如刀具储存量过大，将使刀库过高。为了增加链式刀库的储存量，可采用图（b）所示的多排链式刀库，我国JCS-013型自动换刀数控镗铣床采用了四排刀链，每排储存15把刀具；整个刀库储存60把刀具。这种刀库常独立安装于机床之外，因此占地面积大；由于刀库远离主轴，必须有刀具中间搬运装置，使整个换刀系统结构复杂。图（c）为加长链条的链式刀库，采用增加支承链轮数目的方法，使链条折叠回绕，提高空间利用率，从而增加了刀库的储存量。

二.刀库设计
1.合理确定刀库储存量
　　刀库储存量过大，导致刀库的结构庞大而复杂，影响机床总体布局；储存量过小，则不能满足复杂零件的加工要求。因此，刀库容量应在经济合理的条件下，力图将一组类似的零件所需的全部刀具装入刀库，以缩短每次装刀所需的装调时间。对自动换刀数控机床的刀库容量，有关资料曾对15000个零件进行分组统计，指出不同工序加工时必须的刀具数。统计表明，铣削90%的加工量用4把刀具即可完成。钻削用10把钻头可完成70%的加工量，可见， 14把刀的容量就可以完成70%以上的钻铣工艺。因此，片面增大刀库容量是不必要的。对国内外300多种刀库储存容量统计的结果表明，一般刀库的储存量以10～40把较为适合， 41～60把刀具基本上能满足绝大多数零件的加工要求。少于10把和超过60把的很少。
2.尽量缩短选刀时间
　　例如将选刀时间与加工时间重叠，根据所选刀具在刀库中的位置来决定刀库正转或反转，以缩短选刀时间。
3.刀库运动速度应适宜
　　作回转运动的刀库，其运动是间歇的，而且方向经常改变，故要求启停平稳，无冲击，能准停在预定位置，为此要求转动惯量不能过大，因而对刀库的直径、储存刀具的重量和数量以及刀库的回转速度都应有适当限制。目前，国内外链式刀库的线速度可达100～800mm/s，圆盘刀库的转速多为10～60°/s。刀库中*大刀具直径一般限制为315mm，*大刀具长度为500mm，*大刀具重量为100kg。
4.要求刀库运行平稳
　　为此在设计时往往需设置辅助支承和导向装置。如对链式刀库设置刀座运动导轨，对圆盘刀库可在靠近刀盘外缘处用滚动轴承支承。
5.刀座在刀库中的排列
　　一般刀座的间距相等，在必要的情况下，也可采用不等距排列，视刀具直径大小而定，多数 刀座装小直径刀具，按小间距排列。少数刀座按大间距排列，装大直径刀具。
6.其他应注意的问题
　　如刀具在刀座中应夹持可靠，刀库防尘、防屑及安全防护等问题都必须考虑。