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以發(fā)那科 0i系統(tǒng)加工中心或調(diào)試臺為例，介紹一種通過宏程序調(diào)用實現(xiàn)斗笠式刀庫換刀控制的方法。刀庫容量為16（裝16把刀），利用伺服主軸電動機的內(nèi)置編碼器進行定向/準停。

實訓學時：10學時。

實訓目的:

（1）加工中心斗笠式刀庫的操作與控制程序的編制。

（2）掌握調(diào)用宏程序?qū)崿F(xiàn)刀庫控制的編程方法。

（3）掌握調(diào)用宏程序?qū)崿F(xiàn)刀庫控制的相關(guān)參數(shù)設(shè)置。

實訓內(nèi)容：

（1）斗笠式刀庫的操作。

（2）控制刀庫的宏程序設(shè)計。

（3）刀庫梯形圖程序的設(shè)計與調(diào)試。

（4）梯形圖功能的調(diào)試。

（5）宏程序調(diào)用實現(xiàn)刀庫控制的相關(guān)參數(shù)設(shè)置。

實訓設(shè)備:

（1）配置發(fā)那科 0i數(shù)控系統(tǒng)的加工中心/綜合調(diào)試臺。

（2）個人計算機（PC）。

（3）發(fā)那科公司的梯形圖編輯軟件（FLADDER Ⅲ 版本）。

實訓要點：

（1）用FLADDER Ⅲ 軟件對PMC離線編程。

（2）發(fā)那科 0i PMC操作。

（3）發(fā)那科 0i 系統(tǒng)PMC程序傳輸與功能調(diào)試。

（4）刀庫控制用宏程序設(shè)計與加載。

（5）PMC功能指令的應(yīng)用。

（6）刀庫梯形圖程序設(shè)計。

（7）調(diào)用宏程序控制刀庫的相關(guān)參數(shù)設(shè)置。

（8）刀庫控制功能驗證。

實訓具體要求：

（1）規(guī)范實訓，按操作規(guī)范操作機床。

（2）機床工作時，嚴禁用手或?qū)w去觸碰各通電電器，確保人身和設(shè)備安全。

（3）操作刀庫之前，必須保證機床執(zhí)行手動回零操作。

（4）驗證刀庫功能時，可采用單程序運行模態(tài)或單獨執(zhí)行相關(guān)的刀庫輔助功能指令（M指令）操作，密切關(guān)注機床的動作，確保刀庫與主軸不撞機。

（5）具備加工中心的基本操作能力和應(yīng)用水平。

（6）熟悉發(fā)那科 0i系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置方法與操作。

組織形式：

教師：演示與指導，組織學生訓練、演示、討論與評估。

學生：根據(jù)設(shè)備數(shù)量，可在課內(nèi)分組定時訓練，也可預(yù)約訓練，采取組長負責制，負責指導、提問與考核各組員。

相關(guān)知識與技能：

1．與刀庫相關(guān)的電氣連接

假設(shè)加工中心刀庫的主電路如圖附9-1所示。

圖片.png

圖附9-1 刀庫的主要電氣連接

有關(guān)PMC的I/O接口分配地址如表附9-1所示。

表附9-1 刀庫相關(guān)I/O地址分配

序號	地址	信號名稱	說明
1	X7.6	松刀到位
2	X7.7	緊刀到位
3	X10.0	刀庫推出到位
4	X10.1	刀庫退回到位
5	X10.3	刀庫計數(shù)
6	X10.4	刀庫原定/回零
7	X10.7	松刀
8	X10.5	刀庫電動機過載	過載保護器觸點

10	Y6.0	刀庫正轉(zhuǎn)	通過繼電器帶動接觸器線圈
11	Y6.1	刀庫反轉(zhuǎn)	通過繼電器帶動接觸器線圈
12	Y6.5	松刀	通過繼電器帶動電磁閥
13	Y7.6	刀庫推出	通過繼電器帶動電磁閥
14	Y6.6	三色燈(綠燈)	通過繼電器驅(qū)動
15	Y6.7	三色燈(紅燈)	通過繼電器驅(qū)動
16	Y6.8	三色燈(黃燈)	通過繼電器驅(qū)動

表中地址為I/O LINK的“0”組地址，加工中心配置I/O Link標準鍵盤，如圖1-1所示，其地址定義為I/O LINK的“1”組，輸入的起始地址為X20，輸出的起始地址為Y24。鍵盤的[D8]鍵（從上至下的第4排，從左至右的第8位）作為手動主軸準?？刂奇I，其輸入地址為X28.3，對應(yīng)的按鍵指示燈地址為Y28.3。鍵盤的[D7]鍵（從上至下第4排、從左至右的第7位）作為手動選刀按鍵，其輸入地址為X28.2，對應(yīng)的按鍵指示燈地址為Y28.2。

2．刀庫控制的相關(guān)信號及其功能

2．1 主軸準停控制信號ORCMA（G70.6）/ORARA（F45.7）

ORCMA信號用于主軸換刀或主軸還刀時的準?？刂?，保證刀柄不會與刀庫發(fā)生撞擊而損壞刀庫或主軸，可通過PMC編程實現(xiàn)M19（主軸準停M指令）或手動主軸準?？刂?。與此對應(yīng)的主軸準停結(jié)束信號為F45.7（ORARA），當此信號為“1”時表示主軸準停結(jié)束。

主軸準?？刂朴玫膫鞲衅骺捎猛獠拷咏_關(guān)和電動機速度傳感器、外部位置編碼器、主軸電動機內(nèi)置傳感器等多種形式，參見第四部分的“實訓項目4.4”所述。目前大多利用伺服主軸電動機的內(nèi)置位置編碼器實現(xiàn)。

2．2 宏程序所用的系統(tǒng)變量

2．2．1 用戶宏程序輸入信號（G54.0～G54.2）

為了實現(xiàn)用戶宏程序調(diào)用換刀，使用三個系統(tǒng)變量UI000（G54.0-#1000）、UI001（G54.1-#1001）、UI002（G54.2-#1002）供宏程序與PMC間跳轉(zhuǎn)控制。G54.0為“1”表示編程刀號大于等于刀庫容量，G54.1為“1”時表示主軸刀號等于編程刀號（T碼值），G54.2為“1”時表示編程刀號為0。

2．2．2 宏程序報警變量

發(fā)那科 0iC系統(tǒng)的“#3000”變量用于宏程序報警，可在其表達式后指定不超過26個字符的報警信息。可顯示報警號和報警信息，其中報警號為變量#3000的值加上3000。

例：“#3000=1（TOOL NOT FOUND）”對應(yīng)屏幕上的顯示為“3001 TOOL NOT FOUND”

2．2．3 模態(tài)信息變量（#4003、#4006）

系統(tǒng)變量#4003保存系統(tǒng)當前所處的編程坐標模態(tài)值G90/G91；#4006保存系統(tǒng)當前所用的編程單位系統(tǒng)G20（英制）/G21（米制）。這兩個系統(tǒng)變量用于保護宏程序執(zhí)行過程中系統(tǒng)的模態(tài)，在宏程序執(zhí)行結(jié)束后，再恢復(fù)至系統(tǒng)調(diào)用宏程序前的模態(tài)。

3．宏程序調(diào)用及刀庫相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)

本項目采用M指令的M06調(diào)用宏程序?qū)崿F(xiàn)刀庫的換刀控制。

3．1 指定調(diào)用宏程序的M代碼值參數(shù)（PRM#6080～6089）

PRM#6080～PRM#6089分別對應(yīng)調(diào)用程序號為O9020～9029的宏程序所需的M代碼值。當用“M06“調(diào)用O9023宏程序時，必須將PRM#6083設(shè)為“6”。本項目中的宏程序號為O9021，所以PRM#6081設(shè)置為“6”。

3．2 主軸準停位置設(shè)置參數(shù)（PRM#4031）

當?shù)稁煺{(diào)整好后，將所測主軸準停的位置數(shù)據(jù)設(shè)置在參數(shù)PRM#4031中，參數(shù)PRM#4077（定向時停止位置偏移量）設(shè)為0。當執(zhí)行完主軸準停指令（M19或手動主軸準停）后，NC輸出的準停結(jié)束信號（F45.7）為“1”。

3．3 主軸定向速度參數(shù)（PRM#4038）

在執(zhí)行M19或手動主軸準停指令時，主軸按參數(shù)PRM#4038所設(shè)定的運轉(zhuǎn)速度進行準停定向。

3．4 換刀點設(shè)置參數(shù)（PRM#1241）

一般情況下，用第二參考點作為主軸換刀或還刀點。對于立式加工中心，一般只需將刀庫調(diào)整好后所測的Z軸位置數(shù)據(jù)設(shè)置在參數(shù)PRM#1241中。

3．5 其他相關(guān)參數(shù)

（1）PRM#4000.0——主軸和電動機的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定

若使用主軸內(nèi)置編碼器，該參數(shù)位設(shè)為0時，表示主軸和電動機的旋轉(zhuǎn)方向相同。

（2）PRM#4002.3、2、1、0——使用主軸位置編碼器作為位置反饋

該參數(shù)位分別對應(yīng)設(shè)置為“0、0、0、1”。

（3）PRM#4015.0——定向是否有效

該參數(shù)位設(shè)為“1”，使定向有效。

（4）PRM#4010.2、1、0——設(shè)定電動機傳感器類型

使用內(nèi)置位置編碼器時，設(shè)為“0、0、1”。

若主軸和主軸電動機間的傳動比為1：1時，PRM#4056～4059不需要設(shè)置。

4．換刀宏程序

下面提供換刀調(diào)用的宏程序例子供分析參考，例中刀庫容量為16。

O9021 ；換刀宏（子）程序號

#23=#4003 ；保存米制或英制系統(tǒng)

#24=#4006 ；保存增量或絕對編程方式（G90、G91方式）

G91 ；增量坐標編程

M05 ；主軸停止

G30P2Z0 ；至抓刀點（換刀點）

M19 ；主軸準停

M26 ；刀號讀?。ㄅ袛嗟稁斓短柵c主軸刀號是否一致）

IF[#1000EQ1]GOTO30 ；T碼值≥17時退出換刀程序

IF[#1001EQ1]GOTO40 ；主軸刀號等于T碼值時退出換刀程序

IF[#1002EQ1]GOTO50 ；T碼值為0時退出換刀程序

M23 ；刀庫推出

G04P500 ；停0.5秒

M25 ；松刀

G04P500 ；停0.5秒

G28Z0 ；至Z軸零點

M21 ；刀庫轉(zhuǎn)（刀盤旋轉(zhuǎn)選刀）

G30P2Z0 ；至抓刀點

M24 ；緊刀（抓刀）

M22 ；刀庫退回

GOTO100 ；換刀結(jié)束并返回

N30#3000=1（TOOL NOT FOUND）；刀沒找到報警

GOTO100 ；結(jié)束換刀并返回

N40#3000=2（TOOL NO. ON SPINDLE）；主軸刀號已是需換刀刀號報警

GOTO100 ；結(jié)束換刀并返回

N50#3000=3（T CODE IS 0）；換刀刀號為0報警

N100M05 ；主軸停轉(zhuǎn)

G#23 ；恢復(fù)到主程序的米、英制系統(tǒng)

G#24 ；恢復(fù)至主程序的增量或絕對編程系統(tǒng)

M99 ；返回主程序

從程序中可以看出，M19為主軸準停指令，M20為刀庫回零指令，M21為選刀（刀庫轉(zhuǎn)）指令，M22為刀庫退回指令，M23為刀庫推出指令，M24為緊刀指令，M25為松刀指令，M26為刀號讀取指令。

5．PMC控制程序

PMC參考程序如圖附9-2～圖附9-7所示。

圖片.png

圖附9-2 刀庫控制的PMC程序-1

圖片.png

圖附9-3 刀庫控制的PMC程序-2

圖片.png

圖附9-4 刀庫控制的PMC程序-3

圖片.png

圖附9-5 刀庫控制的PMC程序-4

圖片.png

圖附9-6 刀庫控制的PMC程序-5

圖片.png

圖附9-7 刀庫控制的PMC程序-6

實訓總結(jié)：

參照附表1格式要求編制實訓總結(jié)報告

思考題：

（1）請按調(diào)用宏程序?qū)崿F(xiàn)換刀控制的編程思路，設(shè)計不調(diào)用宏程序而直接用PMC編程實現(xiàn)刀庫控制的編程思路。

（2）當不用M代碼調(diào)用宏程序而改用G06（假設(shè)G06不作為其他準備功能指令）調(diào)用宏程序時，且宏程序為“O9023”，應(yīng)如何設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)（發(fā)那科 0i系統(tǒng)）？

（3）繪制本項目中宏程序的執(zhí)行流程圖。

（4）對于半閉環(huán)控制的加工中心，在進行換刀操作之前必須進行哪些操作？為什么？

（5）對于如本項目所述的加工中心，沒出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象時，主軸刀號與刀庫刀號是什么對應(yīng)關(guān)系？

（6）分析梯形圖程序，當執(zhí)行刀庫回零操作后，主軸刀號、刀庫刀號分別為多少？若刀庫的“1”號位上有刀，且主軸上也裝有刀時，在執(zhí)行完刀庫回零操作、換刀操作前，應(yīng)采取什么措施保證不會發(fā)生刀庫與主軸撞擊事故？

（7）分析梯形圖程序，當加工中心刀庫進行過手動選刀操作后，刀庫會不會出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象？若會出現(xiàn)，應(yīng)如何改進梯形圖程序，保證在手動選刀操作后不會出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象？什么情況下會出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象？

（8）在什么情況下，編程刀號（T碼值）、刀庫刀號、主軸刀號相等？在什么情況下，編程刀號等于主軸刀號？在什么情況下，刀庫刀號等于編程刀號？在什么情況下，刀庫刀號一定等于主軸刀號？

（9）分析梯形圖程序，本項目中的自動選刀是就近方式還是固定方式？手動選刀是什么方式？

標簽：加工中心

分類：加工中心

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