龍門數控五面體鏜銑機床自動換頭控制

陸震環

（常州創勝特爾數控機床設備有限公司 江蘇常州）

龍門數控鏜銑機床常用來加工大型零件，通過給機床主軸加裝可手動裝夾和回轉的直角銑頭、萬能頭等機床附加頭，實現五面加工零件。由于手動裝夾和回轉的附加頭裝夾過程時間長、效率低，為此可增加1個附加伺服軸作為附件頭庫，再利用數控機床伺服進給軸的定位功能實現附件頭的自動更換控制，提高機床換裝附件頭的效率和可靠性。

以MGE2580龍門數控五面體鏜銑機床（使用840D數控系統）為例，介紹自動換頭的動作控制要求、頭庫動作子程序編程和PLC控制程序設計（附件頭和機床主軸之間機械連接不作詳細介紹）。

1.機床結構和動作要求

機床組成見圖1，拖板（機床Y軸）在橫梁左右運動，滑枕（機床Z軸）在拖板上下運動，頭庫走臺（機床U軸）在機床左側前后運動，其上放置頭罩、直角頭、延伸頭和扁銑頭等附件頭。頭庫在機床左側，利用U軸前后運動定位待交換的附件頭，Y軸將拖板運行到機床左側，然后Z軸上下運動完成放頭、取頭動作。頭庫組成見圖2，換頭動作如下。

（1）第一步放頭，將當前滑枕上安裝的附件頭放回頭庫。①通過開關信號判斷當前滑枕上安裝的是哪個附件頭；②U軸前后運動，將需要放置的附件頭頭架位置運行到位；③Y軸向左運動，將拖板移動到放頭位置；④Z軸向下運動，將滑枕移動到放頭位置；⑤吊頭油缸松開，吊頭拉釘脫開；⑥主軸拉釘松開，附件頭放入頭架；⑦Z軸向上運動回到Z軸零點。

圖1 機床組成

圖2 頭庫組成

（2）第二步取頭，將需要工作的附件頭安裝到滑枕上。①通過程序指令判斷需要安裝的附件頭；②U軸前后運動，將需要安裝的附件頭位置運行到位；③Y軸向左運動，將拖板移動到取頭位置；④Z軸向下運動，將滑枕移動到取頭位置；⑤主軸拉釘夾緊；⑥吊頭拉釘夾緊；⑦Z軸向上運動回到Z軸零點。

2.自動換頭的參數定義

為實現自動換頭動作的安全可靠，機床利用全局變量文件MGUD.DEF定義指令，如附件頭和當前附件頭編號，Y、Z和U軸換頭點坐標等變量。MGUD.DEF文件內容如下。

針對機床頭庫結構特點，利用PLC程序編制的M功能代碼，以零件子程序的形式對頭庫進行控制，主要M代碼：①M60，吊頭油缸小拉釘松開；②M61，吊頭油缸小拉釘夾緊；③M80，判斷當前附件頭號；④M83，主拉釘松開；⑤M85，主拉釘夾緊；⑥M88，判斷附件頭松開到位；⑦M89，判斷附件頭夾緊到位。

3.自動換頭的PLC程序設計

在自動換頭控制中，PLC程序負責控制機床動作，判斷當前附件頭編號。利用PLC編程判斷當前是哪一號附件頭，然后將編號傳給加工程序。定義頭罩、直角頭、延伸頭和扁銑頭分別對應1#～4#附件頭。在滑枕端頭安裝3個接近開關用來判別附件頭，PLC地址為I69.0～I69.2，在附件頭對應位置安裝擋鐵，開關發信：①001，1#附件頭；②010，2#附件頭；③011，3#附件頭；④100，4#附件頭。PLC程序如下。

Network 11中制作M130.0信號作為Network 12中FC21的使能；Network 12調用FC21，將I69.0～I69.2的附件頭開關信號轉換成加工程序能識別的變量信號$A_DBB[1]。

4.自動換頭子程序編制

換頭子程序代號為SPCH，在加工程序中編制以下指令調用自動換頭子程序即可。

多臺數控龍門五面體鏜銑機床實際長期運行上述PLC控制程序和換頭子程序，換頭動作可靠，操作簡單。