一重集團(tuán)紹興重型機(jī)床有限公司 (浙江 312000)王會(huì)東 李華偉

齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司 (黑龍江齊齊哈爾 161005)杜宏祺

我公司為日本JFE 生產(chǎn)制造一臺(tái)雙柱立式車銑加工中心，該機(jī)床最大加工直徑為6.3m，機(jī)床承重為50t，數(shù)控系統(tǒng)選用FANUC 31i，機(jī)床配置有兩個(gè)伺服主軸SP1 (車主軸)、SP2 (銑主軸);兩個(gè)直線軸X 軸、Z 軸;一個(gè)回轉(zhuǎn)軸C 軸、一個(gè)刀庫軸。八工位車銑刀庫是斗笠式圓盤刀庫，使用FANUC α22/3000HVI伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有可控性強(qiáng)，定位準(zhǔn)的特點(diǎn)，通過刀庫管理功能來實(shí)現(xiàn)機(jī)床可靠換刀控制。

1.實(shí)現(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)刀庫動(dòng)作的方法

(1)通過PMC 軸控制實(shí)現(xiàn)刀庫的管理控制 使用伺服電動(dòng)機(jī)的PMC 軸功能，完全是靠PMC 來實(shí)現(xiàn)換刀動(dòng)作。從動(dòng)作上來看，伺服軸為PMC 軸，而不是NC 控制軸，從CNC 的管理下分離出來，從PMC信號(hào)直接進(jìn)行控制，不使用NC 程序利用信號(hào)來控制軸。譬如，可以從PMC 側(cè)賦予移動(dòng)量、進(jìn)給速度等的指令，使得與NC 管理下運(yùn)動(dòng)中的其他軸獨(dú)立地進(jìn)行移動(dòng)。因此，可以使用NC 的任意軸作為PMC 軸，對(duì)轉(zhuǎn)塔、托盤、分度臺(tái)等周邊設(shè)備進(jìn)行控制，用輸入信號(hào)來選擇是在NC 還是PMC 的管理下的控制。所以，編程較為復(fù)雜，對(duì)技術(shù)人員的要求較高。

(2)通過系統(tǒng)宏程序?qū)崿F(xiàn)刀庫管理控制 刀庫伺服電動(dòng)機(jī)配置為NC 控制軸，利用宏程序?qū)崿F(xiàn)換刀動(dòng)作和時(shí)序安排，PMC 只做輔助作用。使用宏程序?qū)崿F(xiàn)刀庫動(dòng)作簡單易懂，可讀性強(qiáng)。

NC 宏程序可以進(jìn)行賦值、判斷、比較、跳轉(zhuǎn)、各種運(yùn)算和軸運(yùn)動(dòng)指令。通過用戶宏程序和PMC 之間的信號(hào)應(yīng)答來讀取、運(yùn)用系統(tǒng)變量，將PMC 程序中刀具交換的條件狀態(tài)位作為換刀宏程序判斷跳步執(zhí)行的條件，實(shí)現(xiàn)了大小刀具的隨機(jī)換刀;通過對(duì)機(jī)床數(shù)據(jù)的設(shè)定可以非常容易地使得軸移動(dòng)到固定換刀點(diǎn);可以定義不同的M 輔助功能代碼與PMC 控制程序有機(jī)結(jié)合激活每一步換刀動(dòng)作，整個(gè)換刀執(zhí)行過程之間的復(fù)雜關(guān)系就十分簡單明了。使用系統(tǒng)變量和機(jī)床參數(shù)不僅是一個(gè)非常有效簡捷的方法，而且可以簡化PMC 控制程序設(shè)計(jì)，最終共同完成復(fù)雜的刀具交換的過程。

2.用宏程序?qū)崿F(xiàn)換刀過程參數(shù)的設(shè)置

圓盤刀庫電動(dòng)機(jī)為旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置，而且為360°循環(huán)顯示，要求NC 設(shè)定參數(shù)如下:

用宏程序?qū)崿F(xiàn)刀庫動(dòng)作時(shí)，有多種方法，由于換刀動(dòng)作與刀庫電動(dòng)機(jī)的編碼器類型和找刀方式有關(guān)，因此在實(shí)際編程方法上也有所不同。

(1)伺服電動(dòng)機(jī)編碼器不同 ①絕對(duì)型編碼器電動(dòng)機(jī):由于電動(dòng)機(jī)坐標(biāo)由電池進(jìn)行保持，對(duì)于固定換刀刀庫，就是說每把刀在刀庫上的位置固定，是有固定坐標(biāo)值的。所以在找刀時(shí)，NC 只需要走到相應(yīng)的機(jī)械坐標(biāo)位置就可以找到相應(yīng)的刀位，并進(jìn)行抓松刀操作。②增量式編碼器電動(dòng)機(jī):由于電動(dòng)機(jī)坐標(biāo)掉電丟失，故要求每次開機(jī)之后刀庫電動(dòng)機(jī)進(jìn)行回零操作才可以固定每個(gè)刀位的具體位置。同樣，回零完成之后，找刀時(shí)，NC 只需要走到相應(yīng)的機(jī)械坐標(biāo)位置就可以找到相應(yīng)的刀位，并進(jìn)行抓松刀操作。

(2)找刀方式不同 ①就近找刀:使由于刀庫電動(dòng)機(jī)為旋轉(zhuǎn)軸，可以通過設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)進(jìn)行就近旋轉(zhuǎn)找刀操作。設(shè)定參數(shù):1008#1=0 (就近旋轉(zhuǎn))。②固定方向找刀:對(duì)于間隙較大的機(jī)械，如果進(jìn)行就近找刀可能導(dǎo)致刀位位置發(fā)生變化，故可采用固定方形找刀的方式，設(shè)定參數(shù)如下:1008#1=1(按指令值符號(hào)方向找刀)。

3.換刀指令的定義

(1)主軸上無刀，指令T＊＊＊＊。

(2)主軸上有刀，指令T＊＊＊＊，且指令(目標(biāo))刀號(hào)大于主軸上刀號(hào)。

(3)主軸上有刀，指令T＊＊＊＊，且指令(目標(biāo))刀號(hào)小于主軸上刀號(hào)。

(4)主軸上有刀，指令T＊＊＊＊，且指令(目標(biāo))刀號(hào)等于主軸上刀號(hào)。

4.宏程序的編制

本機(jī)床根據(jù)用戶要求，設(shè)有一個(gè)8 工位的圓盤斗笠刀庫，刀庫電動(dòng)機(jī)編碼器為增量編碼器，換刀時(shí)按照固定方向找刀，使用M6 調(diào)用O9001 號(hào)宏程序，指令格式為M6T＊＊＊＊，設(shè)定參數(shù)6071=6。

宏變量定義如下:

#100:目標(biāo)刀號(hào)輸出地址，為非保持型公共變量，掉電丟失，可自由定義。

#4120:T 代碼輸出變量地址，為系統(tǒng)變量。

#3000:報(bào)警信息設(shè)置地址。括號(hào)內(nèi)為報(bào)警內(nèi)容。

#500:主軸上刀具號(hào)存儲(chǔ)地址，為保持型公共變量，掉電不丟失，可自由定義。

#504:X 軸換刀位坐標(biāo)值存儲(chǔ)地址，為保持型公共變量，掉電不丟失。

#505:Z 軸換刀位坐標(biāo)值存儲(chǔ)地址，為保持型公共變量，掉電不丟失。

#105:同#100

換刀程序如下:

5.結(jié)語

未來刀庫的演進(jìn)及發(fā)展必須與機(jī)床的發(fā)展相適應(yīng)，因此未來刀庫被賦予能符合未來全方位綜合切削加工機(jī)床及多任務(wù)復(fù)合加工機(jī)床需求之使命。刀庫的調(diào)試方法也必須展現(xiàn)全新之思維，方便、簡捷，來提高工作效率，這樣才能在未來機(jī)床發(fā)展中扮演著稱職角色。