基于FANUC 0i-TF系統實現快速自動對刀新方法

■ 無錫機床股份有限公司 （江蘇 214000） 李 毅

隨著科學技術的不斷發展，用戶對機床的要求也越來越高。評定機床性能的指標不僅僅是在加工精度方面和人性化的操作方面，特別是更換砂輪或零件后，快速可靠的對刀方式也是評定一臺機床好壞的重要考量標準。

MK1050A-CHL機床是一種氣門桿加工專用數控磨床，各項加工精度指標均已達到設計要求，但是用戶還希望能夠提供一種更加快速可靠的自動對刀方式，盡可能地減少人工干預，提高工作效率，減少失誤。通過多方案對比研究，決定試用日本FANUC公司最新推出的、擁有能夠進行納米單位精密運算的新一代先進數控系統，結果表明，基于FANUC 0i-TF數控系統不僅實現了自動快速對刀功能，定位精度高，而且針對不同用戶的要求，二次開發的空間也很大。

1. 自動對刀方法

（1）原機床磨削動作分解。MK1050A-CHL機床的磨削進給動作分為快靠、快趨、粗磨1、粗磨2、精磨1、精磨2和光磨7個動作，其中光磨屬于無進給磨削。當機床從磨削起始位開始磨削，根據加工工藝要求依次執行以上磨削動作，即可加工出合格尺寸的零件。快靠量、快趨量、粗磨1量、粗磨2量、精磨1量以及精磨2量的量值總和稱為磨削進給總量。

（2）自動對刀法的工作方式。同用戶充分研討后，針對用戶的操作習慣，設計了如下快速自動對刀法。

MK1050A-CHL機床設計成分別是調整、自動、手輪和編輯四個工作方式。調整方式時機床可以進行各種調整動作，也可以通過面板上的軸操作鍵，控制各軸運動。自動方式時一般執行全自動動作。手輪方式即通過電子手輪控制各軸運動，用戶一般習慣于在此方式下對刀。編輯方式則主要用于程序修改。

（3）操作步驟首先是將數控系統切換到“手輪方式”。啟動砂輪及導輪后，通過手輪調整砂輪進給前后位置，直至磨削出尺寸合格的產品。這個位置一般稱為“磨削終點位”。長按在操作面板上新增的“自動對刀”鍵，數控系統自動以磨削終點位為基準向后走一個磨削進給總量，再把當前位置讀出來，作為C軸磨削起始位。以后所有的磨削動作都以這個位置作為磨削起始點。完成對刀。

2. 自動對刀方法的設計

（1）人機界面的定義與開發。FANUC 0i-TF數控系統針對不同用戶的要求，對操作界面可以進行二次開發。首先制作OEM操作界面（見圖1）。在畫面中定義“C軸磨削起始位”，對應的宏變量地址位#515（見圖2）。

NC程序的設計如下：

…

N01 IF[#1005EQ1]GOTO912//NC程序中的快速口#1005，對應PMC程序中的地址位G54.5程序開始部分，判斷快速口1005是否為1，是則跳轉到912句。

…

N912

#160=#600+#601+#602+#603

+#604+#605

//將快靠量、快趨量、粗磨1量、粗磨2量、精磨1量、精磨2量的量值總和傳入磨削進給總量#160。

N913 G54G91G01C-#160F#613//以粗磨1速反向走一個磨削進給總量#160。

G31//跳轉，起緩沖功能。

N914 #515=#5041

//讀出當前進給軸的實際絕對坐標位置值#5041到。#515）

N920 M61

//對應于PMC程序的位R13.1通。

M02

//程序執行結束。

（2）PMC程序的設計。

圖1 FANUC系統OEM操作界面

圖2 參數定義

值得一提的是，FA N U C 0i-TF數控系統要求所有自動執行的動作都必須在自動方式下執行，而用戶又習慣于在手輪方式下對刀，這就必須使用一些特殊的程序處理方法，將操作方式自動切入自動方式，執行完自動對刀動作后，再自動切換到手輪方式（見圖3）。

當FANUC 0i-TF數控系統在手輪方式下，面板上的手輪方式指示燈亮起，系統內部地址位R911.0通（方式狀態指示燈的通斷程序編寫不展開描述）。通過手輪調整砂輪進給前后位置，磨削出尺寸合格的產品，確定磨削終點位。按操作面板上“自動對刀”鍵，地址位R900.4通。為了防止誤操作，此鍵必須長按10s，然后才能觸發位R650.1，正式起動快速自動對刀功能。

取R 6 5 1.1的上升沿信號R650.2。R655.0為R650.2的自鎖信號，直到R651.1信號通，自鎖解除。從PMC程序的編寫可以看出，動作執行的時序上一定是R650.2先通，切換工作狀態置自動狀態。然后再位R651.1通，觸發NC程序的啟動位G7.2，執行自動狀態下的NC程序。

在位R650.1通的同時，自鎖信號G54.5，直到R13.1通，即NC程序中的M61執行。PMC程序中的G54.5通，對應于通道1的快速口#1005等于1。NC程序在執行時，可以以此快速口的狀態判斷是否要跳轉執行相關快速對刀程序。

當NC程序執行到M61，PMC程序中對應的位R13.1通。R650.3為R13.1的自鎖信號，直到R650.5信號通，也就是200ms后，自鎖解除。位R650.4是用于切換工作狀態的。為了保證NC程序已經執行完，再切換工作狀態，PMC程序特意編寫，在NC程序執行M61動作后100ms，位R650.4才通（見圖4）。

圖 3

圖 4

位R650.2通，執行方式切換動作。首先觸發位R200.7，解除原先工作方式的選定。然后觸發G43.1和G1043.1通，G43.1是通道1的MD1位，G1043.1是通道2的MD1位。工作方式即可切換到自動方式（見圖5）。工作方式與MD位之間的關系如附表所示。

圖 5

工作方式與MD位之間的關系表

同樣道理，位R650.4通，觸發位R200.7，解除原先工作方式的選定。然后觸發G43.2和G1043.2通，G43.2是通道1的MD4位，G1043.2是通道2的MD4位。工作方式即可切換到手輪方式。

工作方式 MD4 MD3 MD1編輯方式 0 1 1手輪方式 1 0 0調整方式 1 0 1自動方式 0 0 1

3. 結語

通過對原機床磨削動作分解和設計快速自動對刀工作方式的分析，結合用戶習慣性的手輪方式對刀，使用了一些特殊的程序處理方法，將操作方式自動切入自動方式，執行完自動對刀動作后，再自動切換到手輪方式，獲得成功。

新一代FANUC 0i-TF數控系統，能夠滿足定位精度高、實現快速可靠的自動對刀功能。快速可靠自動對刀方式的實現，減少了人工干預失誤，提高了工作效率。

[1] 宋松，李兵. FANUC 0i系列數控系統連接調試與維修診斷 [M].北京：化學工業出版社，2010.

[2] 譚曉軍. M1050A磨床的PLC改造 [J]. 機床電器，2012，39（4）：46-48.