西门子840D加工中心换刀程序解析

1.机床简介

    意大利COMAU URANE 25 V3型加工中心（以下简称V3加工中心）控制系统采用西门子840D数控系统、主轴采用Kessler的30kw高速电主轴、XYZ三个直线轴采用西门子直线电机驱动，从而实现高速机械加工。

    图1

    加工中心的最大特点是带有自动换刀装置，V3加工中心就带有一个或者两个圆盘式刀库，最多可装24把HSK 63刀具，两个刀位之间的距离为100mm，单把刀具的最大重量为4kg，刀库所有刀具总重量最大48kg，刀具最大尺寸限制Ø 160 × 275。

2.传统辅助功能实现换刀

    数控机床中的辅助功能也称M功能，通常机床的换刀是通过M功能中的M6实现的，当NC执行的零件加工程序中遇到换刀指令M6时，NC会将M指令的代码号写入到专门存放通道M代码的数据块DB21中，PLC接到M指令的信号就向NC发出程序读入禁止信号，使NC处于等待状态不继续执行程序，PLC到数据块内读取M代码的信息，在程序内部进行译码，译码完成后通过外部机械装置进行换刀动作，换刀完成后发出M代码执行完成信号，同时取消读入禁止信号，NC继续执行后面的程序，换刀过程结束(如图2)。

    图2

3.宏程序实现换刀参数功能

    在V3加工中心的加工程序里，换刀程序通常是带有参数的，例如：

    T="Q5"

    M6(1，3.42，17999，180)

    上面程序中的换刀指令M6带了4个参数。第一次看到这样的程序也许都会感觉很奇怪，M功能怎么可能带参数，是不是写错了？实际上程序没有错，我们来分析一下M6带参数是如何实现的。

    首先引入一个宏指令的概念，西门子NC编程中的宏指令，是指单个的指令组合成一个新的总指令，带自己的名称。G功能、M功能和H功能或者L子程序名也可以作为宏指令编制。在程序运行中调用该宏指令时，可以在该宏指令名下，一个接一个地执行编程的指令。宏指令使用总是反复的指令序列，人们仅编程一次，在一个自身的宏指令模块中作为宏指令，或者仅在程序开始处出现一次。该宏指令可以在任意一个主程序中或者子程序中调用并执行。宏指令用关键字DEFINE…AS标识。

    V3加工中心的自动换刀程序就是通过使用宏指令来实现带参数运行。在840D数控系统中，有专门的目录/_N_DEF_DIR用来存放用户数据定义程序（见表1）。

        表1

    表2

    这样我们就明白了程序里的M6(1，3.42，17999，180)并不是执行机床的辅助功能代码，而是调用宏程序，由于CHG_OUT.SPF这个程序是一个带参数传递的子程序，因此在用M6调宏程序时当然就能带参数了。