FANUC 0imate-TD系統數控車床換刀程序改進設計

余 新

(江蘇省宜興中等專業學校，江蘇 宜興 214200)

FANUC 0imate-TD系統數控車床換刀程序改進設計

余 新

(江蘇省宜興中等專業學校，江蘇 宜興 214200)

主要介紹了某0i mate-TD系統數控車床換刀PMC程序，詳細分析了PMC(Program Machine Control)程序設計思路及其存在的問題，并對相應問題提出改進措施，最后針對具體問題設計出了合理的PMC程序。關鍵詞：數控車床；0imate-TD系統；換刀；PMC程序

0 引言

數控車床刀架是車床上的一個重要部件，用來安裝各種切削加工刀具，其結構和PMC程序的可靠性會直接影響機床的切削性能和工作效率。數控車床常見的刀架分為立式轉塔刀架和臥式轉塔刀架兩大類。本文以某Qimate-TD系統數控車床為例，介紹了數控車床換刀PMC程序的應用及其改進。

1 現有案例分析

某0i mate-TD系統數控車床采用立式四工位轉塔刀架，采用蝸桿傳動，由定位銷進行粗定位，由端齒盤嚙合進行精定位。通過電動機正轉松開刀塔并進行分度，通過電動機反轉進行鎖緊并定位，電動機的正、反轉由接觸器KM1、KM2控制。刀架的刀位由霍爾元件檢測和控制，4個刀位的信號分別為X7.0、X7.1、X7.2和X7.3，刀架電機過載保護輸入信號為X8.0。

刀架的控制過程如下：

(1) T功能選通。當執行T指令時，系統自動將刀具號轉換成二進制代碼，并將該代碼存到PMC的F存儲區的F26中，經過由參數3010設定的時間后，T功能選通信號(F7.3)變為1。

(2) T指令譯碼。在PMC側，當T功能選通信號(F7.3)變為1時通過譯碼指令(DECB)將F26中的刀具號轉換給R10。即當加工程序換1號刀時，對應的R10.1為1；當加工程序換2號刀時，R10.2為1；當加工程序換3號刀時，R10.3為1；以此類推。T指令譯碼PMC程序如圖1所示。

(3) 刀架正轉。X7.0～X7.3為刀架實際刀號輸出信號，當T功能選通(F7.3=1)時，若當前位置的刀號與加工程序的T指令刀號不一致，輸出刀架電動機正轉信號Y4.4；Y4.5為刀架電機反轉信號，實現電動機互鎖；F1.1為復位信號。刀架正轉PMC程序如圖2所示。

圖2 刀架正轉PMC程序

(4) 到位檢測。刀架電動機轉動過程中通過霍爾元件檢測實際刀位信號(X7.0～X7.3)，當與T指令刀號一致時，發出刀架到位信號(R103.0=1)，同時刀架電機停止正轉。到位檢測PMC程序如圖3所示。

圖3 到位檢測PMC程序

(5) 刀架反轉。當刀架到位信號(R103.0)為1、刀架電機停止正轉并在T功能選通(F7.3=1)后接通刀架電動機反轉信號(Y4.5)，刀架電機開始反轉進行轉塔的鎖緊和定位。刀架反轉PMC程序如圖4所示。

(6) 反轉延時。經過(反轉停止)延時定時器0001的延時(定時器0001設為1 s)后，發出R103.1信號作為夾緊到位信號。反轉延時PMC程序如圖5所示。

(7) 換刀結束。夾緊到位后并且指令刀號(R10.1～R10.4)為1～4時，發出T功能完成信號TFIN(G5.3)。當完成信號(G5.3)保持1的時間超過由參數3011設定的時間TFIN(標準設定為16 ms)時，CNC將選通信號(F7.3)設定為0。PMC在選通信號(F7.3)變為0的時刻將完成信號(G5.3)設定為0，接著CNC將F26中的代碼信號全都設定為0，T功能的順序全部完成。換刀結束PMC程序如圖6所示。

圖4 刀架反轉PMC程序

圖5 反轉延時PMC程序

圖6 換刀結束PMC程序

(8) 報警信息。當電機過載保護開關(X8.0)斷開時發出電機過載報警(A0.2)，如圖7所示。

圖7 過載報警PMC程序

2 存在問題

對現有的PMC程序分析后，發現存在以下幾個問題：

(1) 由于該程序只對1號～4號刀進行了響應處理，故當程序遇到T指令超出范圍時，PMC程序和T功能就永遠無法完成，且沒有任何報警提示。

(2) 當程序中T指令刀號與當前刀號一致時，PMC仍執行刀架電機反轉鎖緊定位，這樣容易導致刀架鎖死。

(3) 系統還缺少對整個換刀時間的控制，即當刀位信號故障時，刀架電動機會一直正轉尋找目標刀號且不會停止。

3 解決辦法

由于PMC程序邏輯性較強、程序之間存在相互制約關系，為了解決以上存在的問題并且盡量保留原有程序，因此作出以下修改。

3.1 保留某些原有程序

保留原來的T指令譯碼(圖1)、到位檢測(圖3)、反轉延時(圖5)的PMC程序不變。

3.2 增加以下程序

(1) 對T指令刀號進行合法判斷。通過范圍比較指令RNGB判斷T指令刀號是否在1～4范圍之內。若1≤F26≤4，則輸出R100.0=1作為換刀執行條件；否則R100.0為0，同時輸出T代碼錯誤報警。這樣就可以避免出現第一個問題。T指令合法判斷PMC程序如圖8所示。

(2) 刀架啟動指令。當前刀號與指令刀號不一致(R103.0=0)，同時沒有T代碼錯誤報警、刀架故障(A0.2)和急停報警，系統發出換刀啟動指令(R100.2=1)。用換刀啟動指令作為刀架執行正轉、反轉的條件，可以有效地避免程序中T指令刀號與當前刀號一致時PMC仍執行刀架電機反轉鎖緊定位；并且由于刀架故障(A0.2)信號包含了刀架過載與換刀時間過長兩種情況，故可以避免第3個問題的出現。刀架啟動指令如圖9所示。

圖8 T指令合法判斷PMC程序

圖9 刀架啟動指令

(3) 換刀超時處理。當整個換刀過程超過定時器0002設定的時間后，輸出R100.3信號，如圖10所示。

圖10 換刀時間控制

3.3 需修改的程序

(1) 刀架正轉程序如圖11所示。

圖11 刀架正轉

(2) 刀架反轉程序如圖12所示。

圖12 刀架反轉

(3) 當換刀超時(R100.3)或者刀架電機過載(X8.0=0)時輸出刀架故障報警(A0.2=1)；當T功能選通、T代碼超出范圍(R100.0=0)時輸出T代碼錯誤報警(A0.3=1)。報警程序如圖13所示。

圖13 報警程序

(4) 當T指令與當前刀號不相同時產生換刀啟動指令(R100.2=1)，直到刀號一致(R103.0=1)并且反轉夾緊(R103.1=1)后認為T功能結束(G5.3=1)；當T指令與當前刀號相同時(R103.0=1)，不產生換刀啟動指令(R100.2=0)，同樣認為T功能結束。 換刀結束程序如圖14所示。

圖14 換刀結束程序

4 結束語

該數控機床的換刀程序經過以上修改后，通過現場反復運行試驗，很好地避免了文中提到的幾個方面的問題：即當刀架無須換刀時再也不會出現只反轉鎖緊的情況，同時系統既對無效刀號進行了報警處理，又對整個換刀過程加上了時間控制。

[1] 劉江，盧鵬程，許朝山.FANUC數控系統PMC編程[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2] 劉永久.數控機床故障診斷與維修技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

Improvement Design of CNC Lathe Tool Changing Process Based on FANUC 0imate-TD System

YU Xin

(Yixing Secondary Vocational School of Jiangsu Province, Yixing 214200, China)

This paper mainly introduced a numerically controlled lathe’s tool changing PMC program based on 0imate-TD system, analyzed the design idea of the PMC program and its existing problems in detail, and put forward the improving measures for the corresponding problems, finally a reasonable PMC program was designed according to concrete example.

CNC lathe; 0imate-TD system; tool changing; PMC program

1672- 6413(2015)06- 0192- 02

2015- 02- 04；

2015- 10- 10

余新(1977-)，男，江蘇宜興人，講師，本科，從事機電專業教學工作。

TG659

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