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加工中心安裝對(duì)刀儀方案
在加工過(guò)程中，工件裝卸、刀具調(diào)整等輔助時(shí)間在加工周期中占很大比例，其中刀具調(diào)整既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，還需要試切和測(cè)量。每一個(gè)刀具的偏置值是仔細(xì)切削每一個(gè)刀具，測(cè)量、計(jì)算、補(bǔ)償(手工上刀具)都能得到，稍有不慎就會(huì)報(bào)廢工件。更換工具后，必須重新進(jìn)行工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，純機(jī)動(dòng)時(shí)間約占總時(shí)間的55%，裝夾、對(duì)刀等輔助時(shí)間約占45%。因此，道具顯示出極大的優(yōu)越性。使加工中心能夠?qū)Φ毒邇x表進(jìn)行調(diào)整，可以大大減少由于人為操作造成的刀頭不準(zhǔn)確、刀具斷裂、損壞、磨損等不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的不良品或浪費(fèi)，縮短刀具調(diào)整時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。因此，本文以國(guó)內(nèi)主流機(jī)床云南VMC850為基礎(chǔ)，采用FANUC 0IMATE-MD系統(tǒng)三軸加工中心。
一、 功能分析
1.1數(shù)控系統(tǒng)分析
FANUC-Oimate-MD系統(tǒng)配合自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)儀實(shí)現(xiàn)了刀具長(zhǎng)度的測(cè)量，可以使用系統(tǒng)自帶的刀具長(zhǎng)度測(cè)量指令C37，也可以使用C31功能跳過(guò)宏程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用工具長(zhǎng)度測(cè)量說(shuō)明G37。需要輸入的信號(hào)有：XEA1-EXA3，永久地址為：X4.0~X4.2，且機(jī)床沒(méi)有將三個(gè)輸入信號(hào)從系統(tǒng)控制單元傳到電氣柜的意愿，如果修改參數(shù)改變這三個(gè)輸入信號(hào)地址會(huì)對(duì)其他功能產(chǎn)生影響，所以不要使用刀具長(zhǎng)度測(cè)量的功能實(shí)現(xiàn)。C31跳車(chē)功能有兩種：一種是一般跳車(chē)，需要輸入信號(hào)跳車(chē)(PLC地址為X4.7);一種是高速跳車(chē)，需要輸入四個(gè)高速跳車(chē)信號(hào)中的任意一個(gè)(HDI0-HDI3)。目前，機(jī)床沒(méi)有從系統(tǒng)控制單元將跳車(chē)信號(hào)引至電氣柜，因此使用普通跳車(chē)信號(hào)的接線(xiàn)比較復(fù)雜，信號(hào)延時(shí)或偏差現(xiàn)象嚴(yán)重。除PMC側(cè)外，只有CNC側(cè)為0-2MS，高速跳轉(zhuǎn)信號(hào)可直接從CNC系統(tǒng)主板的JA40接口導(dǎo)出，連接更方便，信號(hào)延時(shí)或偏差小于0.1ms。
通過(guò)以上分析，G31高速跳刀功能更適合刀具長(zhǎng)度測(cè)量。圖1。參數(shù)設(shè)置為6200~6202、6207。6282~6285號(hào)。
1.2工具分析
加工中心對(duì)刀儀的工作原理是在對(duì)刀長(zhǎng)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，當(dāng)?shù)毒吲c對(duì)刀儀接觸并被壓到固定位置后，將信號(hào)發(fā)送到數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀。當(dāng)?shù)毒弑粔旱阶畹臀恢脮r(shí)，該信號(hào)被記錄為行程信號(hào)。用于刀具行程保護(hù)。儀器信號(hào)線(xiàn)是六芯線(xiàn)。儀表由機(jī)電元件實(shí)現(xiàn)，信號(hào)輸出為常開(kāi)型，不同接線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)0V或+24V輸出，行程保護(hù)通過(guò)工作電源DC0V和24V實(shí)現(xiàn)：修改系統(tǒng)PLC。使用X地址正常關(guān)閉點(diǎn)控制地址，當(dāng)?shù)刂窞镮時(shí)，將出現(xiàn)超出行程的警報(bào)。
利用指令或操作面板對(duì)可編程序控制器(PLC)進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具氣功能量的控制。
二、系統(tǒng)PLC編輯
2.1切割機(jī)天橋防護(hù)
通過(guò)查找機(jī)床未使用的X地址信號(hào)，選擇X11.0作為刀具跨線(xiàn)橋保護(hù)的輸入信號(hào)。編制梯形圖時(shí)，應(yīng)注意報(bào)警的自鎖、報(bào)警內(nèi)容的準(zhǔn)備以及報(bào)警的復(fù)位和取消。
2.2工具儀表吹掃控制
為便于操作和控制，操作面板按鍵和M指令可以控制刀具儀表的吹氣。操作面板上正好有一個(gè)備用按鈕來(lái)控制刀具的吹氣。這個(gè)密鑰的地址是X9.7。控制邏輯如下：按下按鈕打開(kāi)吹氣，松開(kāi)按鈕關(guān)閉吹氣。選擇M21和M22梯形圖控制開(kāi)吹和閉吹?？刂七壿嬋缦拢簣?zhí)行M21開(kāi)啟吹氣，M22關(guān)閉吹氣。
三、宏程序調(diào)用
FANUC 0imate MD提供宏程序調(diào)用方式：簡(jiǎn)單調(diào)用(G65);模式調(diào)用(G66，G67);(3)使用G代碼宏程序調(diào)用;使用M代碼宏程序調(diào)用。為了便于準(zhǔn)備call語(yǔ)句，選擇使用G代碼來(lái)調(diào)用宏程序。G910調(diào)用09010宏程序并將參數(shù)6050更改為910。
宏程序調(diào)用可以指定參數(shù)。FANUC 0imate MD有兩種類(lèi)型的自變量名稱(chēng)：I類(lèi)使用G、L、0和N.P以外的字母，每個(gè)字母一次對(duì)應(yīng)一個(gè)自變量;II類(lèi)使用a、B和C，每個(gè)字母一次對(duì)應(yīng)一個(gè)自變量。也可以使用10組1，J和K。自變量的類(lèi)型根據(jù)使用的字母自動(dòng)確定。
四、宏程序設(shè)計(jì)
4.1系統(tǒng)宏變量
#5061 ~#5065：跳過(guò)位置(工件坐標(biāo)系)，#5021 ~#5025：指令當(dāng)前位置(機(jī)械坐標(biāo)系)，#5041 ~#5045：指令當(dāng)前位置(工件坐標(biāo)系)，#4001 ~#4030：前一指令程序段的模型信息(代碼G)。
4.2刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值的計(jì)算方法
系統(tǒng)變量只是記錄工件在跳過(guò)位置的坐標(biāo)值的變量。刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值是通過(guò)計(jì)算工件在Z軸的坐標(biāo)值來(lái)計(jì)算的。假設(shè)主軸端面與刀具在z軸第一參考點(diǎn)的跳刀位置的距離為A，工件在z軸第一參考點(diǎn)的坐標(biāo)值為B，工件在z軸跳刀位置的坐標(biāo)值為C，則刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值=A-LE-BL。
4.3編程
編寫(xiě)宏程序，控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)刀具長(zhǎng)度測(cè)試。刀具長(zhǎng)度測(cè)量的作用過(guò)程如下：
1) Z軸返回機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)
2) 移動(dòng)X軸和Y軸，對(duì)刀儀在刀具正下方移動(dòng)。
3) z軸以負(fù)方向移動(dòng)到靠近對(duì)刀儀的安全位置。
4) 轉(zhuǎn)動(dòng)主軸并暫停。
5) 再次按下循環(huán)開(kāi)始按鈕并吹LS。
6) 對(duì)于長(zhǎng)度測(cè)量，z軸在負(fù)方向緩慢移動(dòng)。
7) 測(cè)量完成后，z軸增加5mm。
8) 在相應(yīng)的偏移量中寫(xiě)入刀具長(zhǎng)度。
9) Z軸返回機(jī)床坐標(biāo)的零點(diǎn)。刀具長(zhǎng)度測(cè)量完成。
五、調(diào)試，
5.1系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及功能跳過(guò)調(diào)試
設(shè)置與高速跳過(guò)和宏程序調(diào)用相關(guān)的參數(shù)。參數(shù)6200到6287可以設(shè)置FANUC 0iMate--MD skip函數(shù)，參數(shù)6050改為910(執(zhí)行C910調(diào)用09010宏程序)。參數(shù)設(shè)置完成后，觀察切刀高速跳車(chē)信號(hào)和天橋信號(hào)輸入是否有效，然后逐步驗(yàn)證切刀高速跳車(chē)功能和天橋保護(hù)功能是否有效。
5.2宏程序調(diào)試
在運(yùn)行宏程序之前，應(yīng)該為一些相關(guān)變量賦值。#900：對(duì)刀高度，#901：對(duì)刀中心X軸對(duì)刀值，#902：對(duì)刀中心Y軸對(duì)刀值，#903：主軸端面到第一參考點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)Z的距離(正值)。給這些變量賦值后，可以調(diào)試宏程序。首先，一步緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)器，觀察機(jī)床運(yùn)動(dòng)和自變量值變化是否正確。
六、結(jié)論
以VMC850加工中心為例，從電氣連接、數(shù)控系統(tǒng)PLC的改造、宏程序的編寫(xiě)與調(diào)用、整體調(diào)試等方面探討了在數(shù)控FANUC系統(tǒng)中安裝對(duì)刀儀的思路和方法。該設(shè)計(jì)方案可以提高加工效率，減少刀具故障，對(duì)機(jī)械加工行業(yè)的人們具有重要的參考意義。
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