張培

（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，天津300350）

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FANUC 0i Mate MD系統(tǒng)數(shù)控銑床改造成為加工中心的自動(dòng)換刀程序設(shè)計(jì)

張培

（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，天津300350）

摘要：以基于FANUC 0i Mate-MD系統(tǒng)的YL569-A型數(shù)控銑床為研究對(duì)象，闡述增加斗笠式刀庫(kù)（12T）升級(jí)改造為加工中心的自動(dòng)換刀程序設(shè)計(jì)。采用PMC控制結(jié)合宏程序的方法，實(shí)現(xiàn)斗笠式刀庫(kù)的換刀控制，保證機(jī)械加工的精度，實(shí)現(xiàn)了加工中心的高效、高精加工，提高了生產(chǎn)效率和效益。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；升級(jí)改造；自動(dòng)換刀程序；FANUC 0i Mate MD

雖然四軸、五軸甚至六軸數(shù)控加工中心在我國(guó)得到越來(lái)越廣泛使用，但由于歷史和經(jīng)濟(jì)原因，數(shù)控銑床仍然大量存在于國(guó)內(nèi)的各機(jī)械加工企業(yè)。數(shù)控銑床與數(shù)控加工中心的最大區(qū)別就是數(shù)控加工中心含有自動(dòng)換刀的刀庫(kù)裝置，而數(shù)控銑床沒(méi)有自動(dòng)換刀功能，因而需要進(jìn)行手動(dòng)換刀。在大批量生產(chǎn)中，頻繁的手動(dòng)換刀使數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率較低[1]。為了拓展數(shù)控銑床的功能，增加設(shè)備的使用范圍，提高生產(chǎn)效率，本文以基于FANUC 0i Mate-MD系統(tǒng)的YL569-A型數(shù)控銑床為研究對(duì)象，如圖1所示，闡述增加斗笠式刀庫(kù)（12T）升級(jí)改造為加工中心的自動(dòng)換刀程序設(shè)計(jì)。

本論文通過(guò)PMC（PMC=Programmable Logic Machine）和宏程序的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)的動(dòng)作，可以大大的節(jié)省PMC編程的內(nèi)容，減少工作量，同時(shí)增強(qiáng)可讀性，在時(shí)序的處理上，可以避免類似梯形圖中的復(fù)雜處理，而是利用程序的執(zhí)行順序方便的完成，提高了機(jī)床的生產(chǎn)效率，使斗笠式刀庫(kù)的換刀更為安全、簡(jiǎn)捷、有效、經(jīng)濟(jì)。

圖1　基于FANUC 0i Mate-MD系統(tǒng)的YL569-A型數(shù)控銑床

1　換刀工作過(guò)程

換刀邏輯流程如圖2所示[2-3]，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到程序執(zhí)行M06T××換刀指令時(shí)，首先判斷存儲(chǔ)單元中主軸當(dāng)前刀具號(hào)與換刀指令刀具號(hào)是否相同，若相同，則換刀結(jié)束，若不相同，則進(jìn)行下一步，判斷主軸上是否有刀，若沒(méi)有刀，則跳過(guò)還刀過(guò)程，直接換刀，若有刀，先執(zhí)行以下還刀動(dòng)作。

圖2　換刀邏輯流程圖

還刀動(dòng)作：首先，判斷主軸刀號(hào)與刀庫(kù)當(dāng)前刀號(hào)的一致性，若不一致，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)到與主軸刀號(hào)一致為止。隨后，Z軸移至第二參考點(diǎn)主軸定向，刀庫(kù)向前，靠近主軸，主軸松刀吹氣，將當(dāng)前刀具還回刀庫(kù)并移至第一參考點(diǎn)，完成還刀動(dòng)作。

隨后，判斷指令刀號(hào)是否為T0，若是T0，則跳過(guò)換刀過(guò)程，處理TFIN信號(hào)，并更新主軸刀號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)，換刀結(jié)束；若指令刀號(hào)不為T0，則執(zhí)行以下?lián)Q刀動(dòng)作。

換刀動(dòng)作：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)起動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)刀庫(kù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)至加工程序指定的刀號(hào)，Z軸移到第二參考點(diǎn)，進(jìn)行抓刀動(dòng)作，主軸刀具夾緊，刀庫(kù)向后，遠(yuǎn)離主軸，換刀結(jié)束。

2　換刀宏程序的設(shè)計(jì)

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到程序執(zhí)行M06T××換刀指令時(shí)，NC系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用換刀宏程序，并對(duì)T代碼進(jìn)行譯碼處理。宏程序的設(shè)計(jì)原理是根據(jù)斗笠式刀庫(kù)的動(dòng)作過(guò)程實(shí)現(xiàn)邏輯控制和軸進(jìn)給，并與PMC配合完成斗笠式刀庫(kù)的自動(dòng)換刀。

將系統(tǒng)參數(shù)6071設(shè)定為6，即當(dāng)執(zhí)行M6換刀指令時(shí)調(diào)用O9001宏程序，以實(shí)現(xiàn)M06換刀指令。將系統(tǒng)參數(shù)3202#4設(shè)定為0，O9001宏程序可以顯示、編輯、刪除。根據(jù)換刀邏輯流程圖，斗笠式刀庫(kù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，其換刀宏程序如下[4-5]：

O9001；

IF[#1001EQ1]GOTO 40；（主軸刀號(hào)與指令刀號(hào)一致，跳到N40，#1001對(duì)應(yīng)G54.1）

#199=#4003；（G90、G91模態(tài)）

#198=#4006；（G20、G21模態(tài)）

IF[#1003EQ1]GOTO 20；（判定主軸是否有刀，沒(méi)有刀直接跳到N20，#1003對(duì)應(yīng)G54.3）

M81；（主軸刀號(hào)與刀庫(kù)當(dāng)前刀號(hào)一致性判斷，若不一致刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)到與主軸刀號(hào)一致為止）

G91 G30 P2 Z0 M19;（Z軸移到第二參考點(diǎn)主軸定向）

M80；（刀庫(kù)向前，靠近主軸）

M82；（松刀吹氣）

G91 G28 Z0；（Z軸移到第一參考點(diǎn)）

IF[#1002EQ1]GOTO 10；（指令是否為T0#1002對(duì)應(yīng)G54.2）

M83；（在主軸端，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)至加工程序指定的刀位）

G91 G30 P2 Z0；（Z軸移到第二參考點(diǎn)）

N10 M84；（刀具夾緊）

M86；（刀庫(kù)向后，遠(yuǎn)離主軸）

GOTO 30；

N20 G91 G28 Z0 M19；（Z軸移到第一參考點(diǎn)主軸定向）

M83；（在遠(yuǎn)離主軸端，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)至加工程序指定的刀位）

M80；（刀庫(kù)向前，靠近主軸）

M82；（松刀吹氣）

G91 G30 P2 Z0；（Z軸移到第二參考點(diǎn)）

M84；（刀具夾緊）

M86；（刀庫(kù)向后，遠(yuǎn)離主軸）

N30 G#199G#198；（模態(tài)恢復(fù)）

N40 M99；（子程序結(jié)束）

3　PMC邏輯控制程序的設(shè)計(jì)

換刀宏程序和PMC程序執(zhí)行換刀動(dòng)作是采取應(yīng)答工作方式。換刀宏程序向PMC發(fā)出刀庫(kù)動(dòng)作命令，PMC執(zhí)行，執(zhí)行完畢后，把完成信息反饋到換刀宏程序，換刀宏程序才繼續(xù)執(zhí)行下面的程序。宏變量與G代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1　宏變量與G代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系

輔助功能指令M代碼的功能如表2所示。

表2　輔助功能指令M代碼功能

限于篇幅，本論文只對(duì)刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)的PMC控制程序作說(shuō)明。刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)PMC控制程序及說(shuō)明如圖3所示。

圖3　刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)PMC控制程序

4　結(jié)束語(yǔ)

本文將FANUC 0i Mate-MD系統(tǒng)的數(shù)控銑床，加裝斗笠式刀庫(kù)（12T）升級(jí)改造為加工中心后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行試驗(yàn)，能較大地提高生產(chǎn)效率，且改裝成本比較低，能充分?jǐn)U展數(shù)控銑床的功能。通過(guò)PMC和宏程序的有機(jī)結(jié)合控制刀實(shí)現(xiàn)斗笠式刀庫(kù)的自動(dòng)換刀，改善了原來(lái)的換刀速度和換刀的安全性。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號(hào):TG659

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-545X（2016）04-0193-03

收稿日期：2016-01-28

作者簡(jiǎn)介：張培（1984-），女，天津市人，碩士研究生，講師，研究方向：數(shù)控設(shè)備維修。

Design of ATC Program for Milling Machine based on FANUC 0i Mate-MD System Upgrading to Machining Center

ZHANG Pei
（Tianjin Sino-German University of Applied Science，Tianjin 300350，China）

Abstract:The paper discusses the design of ATC program for milling machine based on FANUC 0i Mate-MD system，which is upgraded to machining center by assembling the carousel type magazine with 12 tools.The method of tool magazine controlled by PMC and macro program is used，which can make the tool changing more safely and effectively to improve the production efficiency.

Key words:FANUC 0i Mate-MD；ATC program；upgrade；machining center