1 研究背景

　　刀庫(kù)是機(jī)床的重要組成部分，主要是提供儲(chǔ)刀位置，并能依程式的控制，正確選擇刀具加以定位，以進(jìn)行刀具交換;換刀機(jī)構(gòu)則是執(zhí)行刀具交換的動(dòng)作。刀庫(kù)必須與換刀機(jī)構(gòu)同時(shí)存在，若無(wú)刀庫(kù)則加工所需刀具無(wú)法事先儲(chǔ)備;若無(wú)換刀機(jī)構(gòu)，則加工所需刀具無(wú)法自刀庫(kù)依序更換，而失去降低非切削時(shí)間的目的。此二者在功能及運(yùn)用上相輔相成缺一不可。

　　2 NC零件程序編制

　　CH X5 2 8 0 數(shù)控立式車(chē)銑復(fù)合機(jī)床床配有一個(gè)盤(pán)式刀庫(kù)，采用伺服電機(jī)加減速機(jī)形式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，共有11 個(gè)刀位，其中T1、T3 、T6、T9為車(chē)刀夾;T2為銑刀保護(hù)蓋;T4、T5、T7、T8、T10、T11為銑刀。

　　由于該機(jī)床配有對(duì)刀儀、工件測(cè)量?jī)x占用了#500 附近刀宏變量，故自定義的宏變量應(yīng)該避開(kāi)該區(qū)間，以免數(shù)據(jù)沖突。另外由于每個(gè)刀具的實(shí)際尺寸各有差別，造成了每個(gè)刀位的換刀點(diǎn)各不相同，因此作如下定義：宏變量#911-#921為T(mén)1-T11的X軸換刀點(diǎn);宏變量#931-#941

　　為T(mén)1-T11的Z軸換刀點(diǎn);宏變量#951-#961為T(mén)1-T11的A軸換刀點(diǎn);

　　另外也定義了其它宏變量，如換刀過(guò)程中各軸的行進(jìn)路徑點(diǎn)、定位銷(xiāo)刀長(zhǎng)度、快速、慢速倍率值等等。

　　NC零件程序的編寫(xiě)要兼顧安全性和方便型，例如在換刀開(kāi)始前要判斷各軸是否回參考點(diǎn)、是否選中了機(jī)床鎖定MLK功能，如果不進(jìn)行處理將很可能造成設(shè)備損壞;另

　　圖 1 軟操作通用開(kāi)關(guān)

　　外也需要對(duì)換刀前的G代碼狀態(tài)、進(jìn)給速率等進(jìn)行暫存， 待換刀結(jié)束后恢復(fù)到換刀前的狀態(tài)方便用戶加工。

　　3 綜合應(yīng)用

　　3.1軟操作面板功能

　　為了方便用戶維修，刀庫(kù)氣動(dòng)門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉需要加入手動(dòng)操作，可使用數(shù)控系統(tǒng)的軟操作面板通用開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)以節(jié)省按鈕。FANUC系統(tǒng)提供了1 6 個(gè)軟操作面板，每個(gè)開(kāi)關(guān)最多使用8 個(gè)半角字符來(lái)命名開(kāi)關(guān)名稱(chēng)， 參數(shù)No.7 2 2 0 ~7 2 2 7 設(shè)定第一個(gè)通用開(kāi)關(guān)的名稱(chēng)，參數(shù)No . 7228~ 7235，設(shè)定第二個(gè)通用開(kāi)關(guān)的名稱(chēng)，以此類(lèi)推。如該機(jī)床定義第二個(gè)通用開(kāi)關(guān)刀庫(kù)門(mén)的操作， 開(kāi)關(guān)名稱(chēng)為“ TDOOR- R”, 將其對(duì)應(yīng)的英文字符ASCII 碼十進(jìn)制數(shù)“84”、 “68”、 “79”、 “79”、“82”、“45”、“82”分別輸入到參數(shù)7228~7235 中，呈現(xiàn)的效果如圖1所示，然后可移動(dòng)光標(biāo)選中通用開(kāi)關(guān)，執(zhí)行“OFF”、“ON”操作，H MI中1 6 個(gè)通用開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)通過(guò)F72 .0 ~F72 .7 (OUT0 ~OUT7 ), F74.0~F74.7(OUT8~OUT15)發(fā)送至PMC，PMC接收此信號(hào)處理機(jī)床外部氣動(dòng)閥。

　　3.2 位置開(kāi)關(guān)功能

　　為了確保安全性，只能在機(jī)床安全位置才能執(zhí)行手動(dòng)刀具放松操作。為此可以使用位置開(kāi)關(guān)功能，判斷各軸是否處于安全位置。位置開(kāi)關(guān)的最多輸出個(gè)數(shù)取決于參數(shù)No.6 9 0 1 #1 ，最多擴(kuò)展為1 6 點(diǎn)，當(dāng)參數(shù)No.6910-No.6925所設(shè)定的控制軸的機(jī)械坐標(biāo)處在由參數(shù)No.6930-No.6935(最大值)、No.6950-No.6965(最小值)所指定的范圍內(nèi)時(shí)，位置開(kāi)關(guān)信號(hào)會(huì)變?yōu)?。如設(shè)定第1軸(X軸)、第3軸(Z軸)作為位置開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)，設(shè)定參數(shù)No.6910 =1 ，No.6911 =3 ，假如當(dāng)將參數(shù)No.6930=8600，No.6950=8200時(shí)，X軸在[8200,8600]區(qū)間內(nèi)，信號(hào)F70.0(PSW01)為1，PMC程序中可按照該信號(hào)進(jìn)行手動(dòng)刀具放松的互鎖信號(hào)。

　　當(dāng)然除了利用位置開(kāi)關(guān)功能外，也可以使用其它方法作為互鎖信號(hào)，如使用第二參考點(diǎn)，設(shè)定第二參考點(diǎn)機(jī)械坐標(biāo)，當(dāng)機(jī)床處于在第二參考點(diǎn)位置時(shí)才能執(zhí)行手動(dòng)刀具放松。

　　3.3模式數(shù)據(jù)輸入功能

　　ATC換刀子程序09001 中使用了大量的宏變量，可使用模式輸入功能， 對(duì)其進(jìn)行注釋?zhuān)? 該功能由模式菜單畫(huà)面和用戶宏程序畫(huà)面所構(gòu)成。模式菜單畫(huà)面在09500 中定義，用G65 H 90 定義菜單標(biāo)題，G65 H 91 定義模式

　　名;在09501 用G65 H 92 定義模式數(shù)據(jù)標(biāo)題，G65 H 93 定義變量名，G65H94定義注釋。假如定義菜單標(biāo)題為： “WUHANMTB”，模式名為“ATC CH”,則在09500的

　　NC程序?yàn)椋?/p>

　　G65H90 P087085 Q072065 R078032 I077084 J066032;

　　圖 2 模式菜單定義

　　圖 3 用戶宏程序定義

　　G 65H91 P1 Q032032 R032065 I084067 J032067 K072032;

　　其中“P_、Q_、R_、I_、J_、K_”字符串代碼，為了使字體居中，可用空格(“32”)來(lái)代替，呈現(xiàn)的效果如圖2所示。

　　在09501中可定義用戶宏程序畫(huà)面，假如用戶宏程序的標(biāo)題為“WZATC”，可在09501中編寫(xiě)NC程序： G65H92 P087090 Q032065 R084067;另外宏變量也可定義，如當(dāng)在09501中加入段程序：G65 H93 P900Q084046 R078085 I077032，則宏變量900的字符為“ T.NUM”，如圖3所示。

　　3.4 PMC讀寫(xiě)窗口功能

　　在FANUC數(shù)控系統(tǒng)界面中“ T”代碼欄中，只能顯示編程的“ T”代碼，例如當(dāng)執(zhí)行“ T 0202 ”，T代碼欄顯示“202”，表明當(dāng)前生效為2號(hào)刀、2號(hào)刀補(bǔ);但系統(tǒng)重新斷電重啟后，T代碼欄為初始狀態(tài)，無(wú)內(nèi)容顯示，將會(huì)給操作工帶來(lái)很大不便。部分機(jī)床廠采用七段數(shù)碼管顯示當(dāng)前刀具，實(shí)際可采用PMC讀寫(xiě)窗口功能來(lái)解決刀具號(hào)的顯示問(wèn)題。首先設(shè)定參數(shù)No. 11320#0=1，在程序檢查畫(huà)面同時(shí)顯示“HD. T”、“NX. T”、“ T” 號(hào);另外設(shè)定參數(shù)No.13200 # 1 =1 ，使刀具管理功能中的“HD. T”、“NX .T”的顯示來(lái)自PMC窗口的指令值。其次利用PMC讀窗口功能，將當(dāng)前刀具號(hào)所對(duì)應(yīng)的宏變量#900中數(shù)據(jù)取出;最后再利用PMC寫(xiě)窗口功能，將當(dāng)前刀具號(hào)數(shù)據(jù)寫(xiě)入到HMI界面的“HD.T”一欄中。

　　P MC 中讀窗口功能指令為“ SU B51” ， 寫(xiě)窗口指令為“SUB52”;讀宏變量的功能代碼為21;程序檢查畫(huà)面可以輸入主軸刀具號(hào)(“HD.T”)或者下一刀具號(hào)(“NX.T”)，功能代碼為150;在PMC中編寫(xiě)PMC程序，使系統(tǒng)重新上電、自動(dòng)換刀完成均能完成讀寫(xiě)操作， 對(duì)主軸刀具號(hào)“HD.T”進(jìn)行刷新顯示如圖4所示。

圖 4 PMC 讀寫(xiě)窗口流程圖

　　以讀宏變量PMC程序例:公共變量#500到#999可以以浮點(diǎn)數(shù)的方式被讀取，若首地址為“0”，首地址數(shù)據(jù)設(shè)定讀宏變量功能為21，;在地址偏移“+4”數(shù)據(jù)中指定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度L=6(浮點(diǎn)數(shù)的數(shù)值部分用4字節(jié)存儲(chǔ)，指數(shù)部分用2字節(jié)存儲(chǔ));在地址偏移“+6”指定要讀取的那個(gè)宏變量。

　　以在程序檢查畫(huà)面寫(xiě)入數(shù)據(jù)為例: 在地址偏移“+4” 數(shù)據(jù)中設(shè)定定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為4，地址偏移“+6”數(shù)據(jù)指定寫(xiě)窗口到哪里，若為0，則表示寫(xiě)到“HD.T”里，若為1表示寫(xiě)到“NX.T”里。最終效果如圖5所示。

　　圖 5 刀具號(hào)顯示

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　圓盤(pán)式刀庫(kù)對(duì)于數(shù)控機(jī)床發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響力, 本篇文章從NC零件程序編制、模式數(shù)據(jù)輸入功能等方面簡(jiǎn)單介紹，并完成了FANUC數(shù)控系統(tǒng)下的ATC功能調(diào)試。