刀具壽命管理功能在數(shù)控曲軸車床中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

羅 敏 周亞萍 徐春友

作者通聯(lián)：湖北汽車工業(yè)學(xué)院電氣工程系 湖北十堰市442002

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一、概述

刀具壽命管理就是將刀具分為若干組，每組指定相應(yīng)的刀具壽命（使用時(shí)間或次數(shù)），當(dāng)達(dá)到刀具壽命時(shí)，自動(dòng)選用本組下一把刀具。

東風(fēng)輕型發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司ZD30 曲軸生產(chǎn)線雙刀架曲軸車床采用FANUC-0i-TTC 數(shù)控系統(tǒng)控制（圖1），該系統(tǒng)為雙通道數(shù)控系統(tǒng)，其中NC1 控制上刀架，NC2 控制下刀架。加工時(shí)，兩個(gè)刀架同時(shí)協(xié)調(diào)工作，用于ZD30 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸法蘭外圓和端面、1#主軸頸、小軸端外圓等加工。下面以該曲軸車床為例，介紹FANUC 數(shù)控系統(tǒng)刀具壽命管理功能的具體應(yīng)用。

圖1 雙刀架曲軸車床數(shù)控系統(tǒng)

二、刀具組設(shè)定宏程序設(shè)計(jì)

1.刀具分組（圖2）

（1）上刀架可裝12 把刀具，分成5 組刀具。1 組T9～T10，粗車法蘭外圓；2 組T1～T3，車平衡塊；3 組T5～T6，粗車小軸端外圓；4組T7～T8，精車小軸端和法蘭端外圓；5 組T11～T12，車法蘭端面。

（2）下刀架可裝8 把刀具，分成3 組刀具。1 組T1～T3，車平衡塊；2 組T5～T6，粗車外圓；3 組T7～T8，精車外圓。

2.刀具壽命設(shè)定

上、下刀架刀具組刀具壽命的設(shè)定宏變量分別是611#～615#和621#～623#，具體設(shè)定值見(jiàn)表1。

表1 刀具組壽命值宏變量

3.刀具組設(shè)定程序

刀具組設(shè)定程序的作用是為上、下刀架的每個(gè)刀具組登記刀具號(hào)、刀補(bǔ)號(hào)及刀具壽命值。

（1）上刀架刀具組設(shè)定程序O9171

（2）下刀架刀具組設(shè)定程序O9172

4.單獨(dú)設(shè)定某刀具組的壽命

使用MDI 方式運(yùn)行“ M50t Axxxx”，即可將t 刀具組的壽命改為xxxx，t 取1～5。為此，NC1中設(shè)計(jì)宏程序O9020～O9024，用M501～505 代碼實(shí)現(xiàn)調(diào)用，NC2中設(shè)計(jì)宏程序O9020～O9022，用M501～503 代碼實(shí)現(xiàn)調(diào)用（表2）。

三、刀具壽命管理PMC 程序設(shè)計(jì)

1.刀具更換復(fù)位接口信號(hào)

當(dāng)某一刀具組內(nèi)最后一把刀的壽命到時(shí)，輸出“ 換刀信號(hào)TLCH”F64.0或F1064.0。更換新刀片后，將“ 刀具組號(hào)”開(kāi)關(guān)撥到該刀具組，先設(shè)定“ 刀具組號(hào)選擇信號(hào)TL01～TL64”G47.0～G47.6或G1047.0～G1047.6，設(shè)定值為刀具組號(hào)減1；然后按“ 刀具復(fù)位”按鈕，置位“ 刀具更換復(fù)位信號(hào)TLRST”G48.7或G1048.7，清除該組全部數(shù)據(jù)，包括壽命計(jì)數(shù)、*、@ 等。隨后在加工程序中再指定該刀具組，則開(kāi)始選擇該組中第1 把刀。NC 運(yùn)行期間，不接受刀具更換復(fù)位信號(hào)。

2.刀具跳過(guò)接口信號(hào)

某一刀具在壽命到達(dá)之前，可用“ 刀具組號(hào)”開(kāi)關(guān)和“刀具跳過(guò)”按鈕，置位“刀具跳過(guò)信號(hào)TLSKP”G48.5或G1048.5，強(qiáng)行中止該刀具的使用。在此操作后，下一T 代碼將選擇本組內(nèi)下一把刀。NC 運(yùn)行期間，不接受刀具跳過(guò)信號(hào)。

3.刀具壽命管理PMC 程序

圖3 是實(shí)現(xiàn)上述刀具更換復(fù)位與刀具跳過(guò)功能的PMC梯形圖。刀具組號(hào)輸入信號(hào)用X40.4～X40.7 編碼輸入，定義見(jiàn)表3。其他相關(guān)輸入信號(hào)定義：X42.5——刀具組跳過(guò)；X42.6——刀具組復(fù)位；X41.0——上刀架選擇；X41.1——下刀架選擇。

圖3 刀具更換復(fù)位與刀具跳過(guò)功能梯形圖

表2 刀架刀具組壽命單獨(dú)設(shè)定宏程序

表3 刀具組輸入信號(hào)

四、刀具壽命管理功能系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

（1）PRM8132#0=1（使用刀具壽命管理）。

（2）PRM6800#1#0=00（16 組，每組刀具數(shù)16）。

（3）PRM6800#2=0（刀具壽命用次數(shù)定義）。

（4）PRM6800#3=1（刀具跳過(guò)期間使用刀具組信號(hào)輸入）。

（5）PRM6800#4=0（刀具更換復(fù)位信號(hào)TLRST 僅消除所指定組的執(zhí)行數(shù)據(jù)）。

（6）PRM6801#6=1（由G10 輸入刀具壽命管理數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)指定組的數(shù)據(jù)進(jìn)行追加改變或刪除時(shí)執(zhí)行存儲(chǔ)）。

（7）PRM6803#0=0（所有組刀具壽命類型由參數(shù)PRM6800#2決定）。

（8）PRM6803#1=0（刀具壽命次數(shù)從0 到9999）。

五、刀具壽命管理功能的應(yīng)用

（1）加工程序中刀具組的指定。T**99：開(kāi)始使用刀具組**的刀具。T**88：取消刀具組**的刀具偏置。

（2）刀具壽命數(shù)據(jù)的顯示。按[偏置/設(shè)定]→[+]→[刀具壽命]，調(diào)出刀具壽命數(shù)據(jù)畫面。1 頁(yè)顯示兩組數(shù)據(jù)，按翻頁(yè)鍵[↓]可顯示后面的刀具組，也可輸入“ 組號(hào)”，按[搜索]，直接調(diào)出所需的刀具組畫面（圖4）。

圖4 刀具壽命數(shù)據(jù)畫面

目前曲軸雙刀架車床刀具壽命管理已成功應(yīng)用在公司ZD30 曲軸生產(chǎn)中，它與前期開(kāi)發(fā)的自動(dòng)對(duì)刀功能和工件在線測(cè)量及補(bǔ)償功能組合使用，進(jìn)一步提高了設(shè)備加工效率和自動(dòng)化水平，較好解決了刀具人工檢查效率低下的突出問(wèn)題。同時(shí)也表明數(shù)控機(jī)床刀具的使用壽命最好由設(shè)備自動(dòng)管理。

1 熊 輝.刀具壽命管理在數(shù)控車床上的應(yīng)用.機(jī)床電器，2005（6）

2 樊 軍等.FANUC 用戶宏程序在刀具壽命管理中的應(yīng)用.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2006（7）