數控立車自動換刀的技術研究

沈陽機床股份有限公司 (遼寧 110142) 張秀印 樸明輝

GTC系列數控立式車床是我事業部主流重大型機床，其刀具自動交換、刀具測量功能極大地提高了機床的技術性能及工作效率。如何正確、合理地設置、開發及調整這些功能，并為用戶提供簡潔明快的使用方式，對機床的高效應用至關重要。

主要對刀具自動交換、刀具自動測量宏程序等進行了深入研究。

在研究過程中，解決了動橫梁與落地固定刀庫相對位置的問題。由于本系列機床的橫梁是能夠自動升降的，有三個位置，而刀具交換、刀具測量的位置是固定的。所以當橫梁在不同位置時，刀具自動交換、刀具自動測量的操作也必須能夠同樣完成。為了解決這個問題，思考了很多。

下面以FANUC 0i TD數控系統為例，詳細說明這些宏程序及問題的解決方法。

1.動作描述

刀具交換的過程是：滑枕帶著刀夾移動到與滑枕刀號對應的刀庫內刀盤空位上，松開刀具夾持器，轉動刀盤，把想換的刀具轉到刀具夾持器上，刀具夾持器夾緊，移動滑枕退出刀庫。

2.實現步驟

（1）程序編制 刀庫安裝方式分為吊掛式（與橫梁同步移動）與落地式兩種。換刀時滑枕在刀庫內的位置是固定的，所以要自動換刀就必須找到這個固定位置的坐標值。為了編程方便，把這個值設為機床的第二參考點。此點是在返第一參考點（機械零點）后，通過手動移動滑枕到刀庫內合適的換刀位置上，記下此時顯示器上顯示的絕對坐標值，并把它輸入到參數#1241中，第二參考點的位置便確立了。

（2）前提條件 刀具T××ΔΔ，滑枕上的刀具號（例T0700）與刀庫位置號（07）相對應；刀庫內此位置必須為空位。

（3）所需指令 M165：T××ΔΔ：定義當前滑枕上的刀具號；M166：首先確認滑枕上的刀具號與刀庫當前空刀位號是否一致，若不一致則刀庫刀盤旋轉到與滑枕刀號一致的刀位。此指令在程序中必須在第一參考點處執行；T××00與T0：清除刀補；T××ΔΔ M167：換刀。刀庫內刀盤轉到××刀號的位置；M142、M143：刀庫自動門打開、關閉。

（4）橫梁位置改變后的自動換刀 機床橫梁有三個位置，從上至下分別是位置1、位置2、位置3。上述程序的第二參考點是在位置3時的坐標，要是橫梁在其他兩個位置時刀具如何自動交換？由于橫梁每兩個位置間的距離都是250mm，雖然橫梁從一個位置移動到另一個位置時，并非絕對是250mm，有一定的誤差，但這個誤差是在刀具交換允許誤差范圍內的。所以可以通過上述程序中公式#110=BIN[#1032 AND 768]/100和#111=-242500+[#110-3]*250000，并通過指令G10/G11來設定參數#1241，以改變第二參考點的值。這樣無論橫梁在哪個位置都可以用上述程序來自動換刀。

（5）自動換刀宏程序 指令格式：M06 T××；調用宏程序O9020；T××所需刀具的刀具號（1～12），T對應宏變量#20，××存儲在#20中；動作流程簡述如下；G40 G98 G80 T0 →Zref.→Xref.→M166（刀具回歸）→M142（自動門打開）→Xref.2 →Zref.2 →[T××ΔΔ M167 卸刀→刀庫選刀 →裝刀] →Zref.→Xref.→M143（自動門關閉）→結束。

3.結語

上述方法不但很好地解決了GTC系列立式數控車床特殊功能的開發、調整及應用問題，而且為此后的同類工作打下了良好的基礎，并為其提供了可供借鑒的寶貴經驗。