基于FANUC數控系統的PMC軸控制技術研究

吉萍萍（濟寧市技師學院，山東濟寧 272000）

基于FANUC數控系統的PMC軸控制技術研究

吉萍萍
（濟寧市技師學院，山東濟寧 272000）

本論文進行了刀庫的轉位控制設計，將換刀指令指定的刀套號按最小旋轉角轉至取刀位，提高了換刀效率，通過指定刀號轉至離取刀位差兩個號碼時減速，提高定位精度，研究采用計算機記憶式的選刀方式，實現軟件選刀功能。論文還就如何采用PMC軸實現五軸控制做了簡單介紹，討論了PMC軸控程序的設計，提高了機床的加工效率。

數控車床 記憶式選刀 PMC軸 五軸聯動

1 PMC軸控制技術發展狀況及趨勢

數控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密加工精度高，質量容易保證，發展前景十分廣闊，鑒于一些控制系統存在系統專用性強、故障率高、工藝調整不方便、備件采購困難等多方面的問題，FANUC公司又對機床進行了改造，將部分軸控制納入PMC控制范疇，PMC軸運動控制主要應用在高檔數控系統的刀庫、第四軸及相關輔助運動部件的控制。

2 PMC在刀庫轉位及隨機自動換刀中的應用

2.1 刀庫轉位控制應用

加工中心在工件加工過程中，需根據加工工藝要求進行刀具自動換刀。數控系統送出T代碼指令給PMC，PMC經譯碼等處理后，控制刀庫回轉，使指定刀號轉至取刀位，為后續的機械手自動換刀作好了定位準備。

首先動作要求：（1）正在取刀位上的刀套編號稱為當前值，希望換上的刀套編號稱為設定值。（2）刀庫盤上共有1O把刀具供選擇。（3）為提高換刀效率，要求換刀時按最小旋轉角，即小于或等于180°轉動。（4）為提高定位精度，當指定刀號轉至離取刀位差兩個號碼時減速。其次I/0及內部繼電器元件分配表。再次由控制要求，設計控制程序流程圖。最后根據流程圖設計梯形圖。

2.2 加工中心自動換刀方式

加工中心自動換刀系統的控制主要分為兩部分：刀庫選刀控制（T指令）和刀具交換控制（M06指令）。目前刀庫選刀一般有四種控制方式：（1）順序選刀方式：是將刀具按加工工序的順序，依次放入刀庫的每一個刀座內，刀具順序不能搞錯。更換加工工件時，刀具在刀庫上的排列順序也要改變。（2）刀具編碼方式：采用了一種特殊的刀柄結構，并對每把刀具進行編碼。換刀時通過編碼識別裝置，根據換刀指令代碼，在刀庫中尋找出所需要的刀具。由于每一把都有自己的代碼，因而刀具可以放入刀庫的任何一個刀座中。（3）刀套編碼方式：是對刀庫各刀座預先編碼，每把刀具放入相應刀座之后，就具有了相應刀座的編碼，即刀具在刀庫中的位置是固定的。（4）計算機記憶隨機換刀方式：這種方式的特點是刀具號和刀座號對應地記憶在計算機地存儲器或可編程控制器的存儲器中，不論刀具放在哪個地址，都始終記憶它的蹤跡，這樣刀具可以任意取出，任意送回。

3 FANUC系統PMC軸的控制程序設計

3.1 PMC軸的控制要求

圖1 PMC軸控制要求動作圖

在本實例中，要求有4個CNC控制軸和1個固定動作的PMC軸（本文定為W軸）。本論文僅談PMC軸的控制程序設計。控制要求如圖1所示。

（1）要求W軸參考點到上返向點的速度和距離可用CNC程序修改。（2）暫停時間可用D參數修改。（3）往復速度和距離可用CNC程序修改。（4）往復速度面板可調。

根據圖1，確定其數據傳送順序如下：（1）傳送W軸零位到A點的指令（01H）、速度（Vb）和距離（Sa）。（2）傳送到達A點后的暫停指令（04H）暫停時間（ta）。（3）傳A點到B點的指令（01H）速度（Vb）和距離（Sb）。（4）傳送到達B點后的暫停指令（04H、暫停時間（tb）。（5）傳送B點到A點的速（-Vb）和距離（-Sb）。（6）M29指令動作后，傳送W軸回零指令。

其中，AB點之間為往復運動，M28起動往復運動，M29終止其往復運動并執行回零，本應用實例中暫停時間（ta）由D參數修改。

3.2 PMC軸的指令數據傳送

我們從FANUC 0MC系統的連接功能手冊中可查得PMC軸的指令數據傳送要求，當命令［1］執行完成后，數據傳送如下：命令［2］→執行緩沖器，命令［3］→等待緩沖器，命令［4］→輸入緩沖器。命令［2］起動執行后，命令［5］可傳送到CNC中。

3.3 采用PMC軸實現五軸控制

要用一臺立式加工中心在圓錐面上加工凸輪運動曲線槽，必須用五軸聯動的加工中心才能實現。若VD63立式加工中心（FANUC 0i系統）上增加第4和第5軸，就能實現要求。具體內容為：采用FANUC 0i數控系統4數控軸加一PMC軸的方案實現五軸控制，把工件裝卡在一個特殊位置，再用C軸和Y軸的插補完成錐面凸輪運動曲線的加工，既經濟又實惠，解決了圓錐面的加工問題。其實，0i數控系統所具有的G7.1圓筒插補就是解決一個直線單位與一個角度單位軸插補的指令，有了圓筒插補功能，我們就可以直接按照圖紙上C軸的角度單位編程，免去上述把C軸角度轉換成直線單位的換算，這樣就更加方便了。圓筒插補指令是加工圓筒面上曲線的一種特殊指令，用它來編制圓錐面凸輪運動曲線，雖然兩者都是相同的一個直線軸與一個旋轉軸插補，但圓筒面展開后是矩形，而圓錐面展開則是扇形，因此按圓筒插補編制圓錐面曲線是有誤差的，不過經過適當的處理，可以把誤差控制在最小，也能滿足零件加工的精度。

4 結語

本次設計主要針對數控機床PMC軸控制進行分析，包括自動換刀控制、PMC軸控制要求和數據指令傳送，介紹了數控PMC軸控制的發展趨勢，并采用PMC軸實現五軸控制，在此期間介紹PMC在刀庫轉位及隨機自動換刀中的應用和控制過程，整個設計過程使我獲益匪淺。

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