实现刀库控制功能

1、附录9：实现刀库控制功能目录相关知识与技能1与刀库相关的电气连接2刀库控制的相关信号及其功能21 主轴准停控制信号ORCMA22 宏程序所用的系统变量221 用户宏程序输入信号222 宏程序报警变量223 模态信息变量（#4003、#4006）3宏程序调用及刀库相关系统参数31 指定调用宏程序的M代码值参数PRM#6080608932 主轴准停位置设置参数（PRM#4031）33 主轴定向速度参数（PRM#4038）34 换刀点设置参数（PRM#1241）35 其他相关参数4换刀宏程序5PMC控制程序思考题实训项目3.8 实现刀库控制功能以FANUC 0i系统加工中心或调试台为例，介绍一种通过

2、宏程序调用实现斗笠式刀库换刀控制的方法。刀库容量为16（装16把刀），利用伺服主轴电动机的内置编码器进行定向/准停。实训学时：10学时。实训目的:（1）加工中心斗笠式刀库的操作与控制程序的编制。（2）掌握调用宏程序实现刀库控制的编程方法。（3）掌握调用宏程序实现刀库控制的相关参数设置。实训内容：（1）斗笠式刀库的操作。（2）控制刀库的宏程序设计。（3）刀库梯形图程序的设计与调试。（4）梯形图功能的调试。（5）宏程序调用实现刀库控制的相关参数设置。实训设备:（1）配置FANUC 0i数控系统的加工中心/综合调试台。（2）个人计算机（PC）。（3） FANUC公司的梯形图编辑软件（FLADDER

3、版本）。实训要点：（1）用FLADDER 软件对PMC离线编程。（2）FANUC 0i PMC操作。（3）FANUC 0i 系统PMC程序传输与功能调试。（4）刀库控制用宏程序设计与加载。（5）PMC功能指令的应用。（6）刀库梯形图程序设计。（7）调用宏程序控制刀库的相关参数设置。（8）刀库控制功能验证。实训具体要求：（1）规范实训，按操作规范操作机床。（2）机床工作时，严禁用手或导体去触碰各通电电器，确保人身和设备安全。（3）操作刀库之前，必须保证机床执行手动回零操作。（4）验证刀库功能时，可采用单程序运行模态或单独执行相关的刀库辅助功能指令（M指令）操作，密切关注机床的动作，确保刀库与主轴

4、不撞机。（5）具备加工中心的基本操作能力和应用水平。（6）熟悉FANUC 0i系统参数的设置方法与操作。组织形式：教师：演示与指导，组织学生训练、演示、讨论与评估。学生：根据设备数量，可在课内分组定时训练，也可预约训练，采取组长负责制，负责指导、提问与考核各组员。相关知识与技能：1与刀库相关的电气连接 假设加工中心刀库的主电路如图附9-1所示。图附9-1 刀库的主要电气连接有关PMC的I/O接口分配地址如表附9-1所示。表附9-1 刀库相关I/O地址分配序号地址信号名称说明1X7.6松刀到位2X7.7紧刀到位3X10.0刀库推出到位4X10.1刀库退回到位5X10.3刀库计数6X10.4刀库原

5、定/回零7X10.7松刀8X10.5刀库电动机过载过载保护器触点10Y6.0刀库正转通过继电器带动接触器线圈11Y6.1刀库反转通过继电器带动接触器线圈12Y6.5松刀通过继电器带动电磁阀13Y7.6刀库推出通过继电器带动电磁阀14Y6.6三色灯(绿灯)通过继电器驱动15Y6.7三色灯(红灯)通过继电器驱动16Y6.8三色灯(黄灯)通过继电器驱动表中地址为I/O LINK的“0”组地址，加工中心配置I/O Link标准键盘，如图1-1所示，其地址定义为I/O LINK的“1”组，输入的起始地址为X20，输出的起始地址为Y24。键盘的D8键（从上至下的第4排，从左至右的第8位）作为手动主轴准停控

6、制键，其输入地址为X28.3，对应的按键指示灯地址为Y28.3。键盘的D7键（从上至下第4排、从左至右的第7位）作为手动选刀按键，其输入地址为X28.2，对应的按键指示灯地址为Y28.2。2刀库控制的相关信号及其功能21 主轴准停控制信号ORCMA（G70.6）/ORARA（F45.7）ORCMA信号用于主轴换刀或主轴还刀时的准停控制，保证刀柄不会与刀库发生撞击而损坏刀库或主轴，可通过PMC编程实现M19（主轴准停M指令）或手动主轴准停控制。与此对应的主轴准停结束信号为F45.7（ORARA），当此信号为“1”时表示主轴准停结束。主轴准停控制用的传感器可用外部接近开关和电动机速度传感器、外部位

7、置编码器、主轴电动机内置传感器等多种形式，参见第四部分的“实训项目4.4”所述。目前大多利用伺服主轴电动机的内置位置编码器实现。22 宏程序所用的系统变量221 用户宏程序输入信号（G54.0G54.2）为了实现用户宏程序调用换刀，使用三个系统变量UI000（G54.0-#1000）、UI001（G54.1-#1001）、UI002（G54.2-#1002）供宏程序与PMC间跳转控制。G54.0为“1”表示编程刀号大于等于刀库容量，G54.1为“1”时表示主轴刀号等于编程刀号（T码值），G54.2为“1”时表示编程刀号为0。222 宏程序报警变量FANUC 0iC系统的“#3000”变量用于宏

8、程序报警，可在其表达式后指定不超过26个字符的报警信息。可显示报警号和报警信息，其中报警号为变量#3000的值加上3000。例：“#3000=1（TOOL NOT FOUND）”对应屏幕上的显示为“3001 TOOL NOT FOUND”223 模态信息变量（#4003、#4006）系统变量#4003保存系统当前所处的编程坐标模态值G90/G91；#4006保存系统当前所用的编程单位系统G20（英制）/G21（米制）。这两个系统变量用于保护宏程序执行过程中系统的模态，在宏程序执行结束后，再恢复至系统调用宏程序前的模态。3宏程序调用及刀库相关系统参数本项目采用M指令的M06调用宏程序实现刀库的换

9、刀控制。31 指定调用宏程序的M代码值参数（PRM#60806089）PRM#6080PRM#6089分别对应调用程序号为O90209029的宏程序所需的M代码值。当用“M06“调用O9023宏程序时，必须将PRM#6083设为“6”。本项目中的宏程序号为O9021，所以PRM#6081设置为“6”。32 主轴准停位置设置参数（PRM#4031）当刀库调整好后，将所测主轴准停的位置数据设置在参数PRM#4031中，参数PRM#4077（定向时停止位置偏移量）设为0。当执行完主轴准停指令（M19或手动主轴准停）后，NC输出的准停结束信号（F45.7）为“1”。33 主轴定向速度参数（PRM#40

10、38） 在执行M19或手动主轴准停指令时，主轴按参数PRM#4038所设定的运转速度进行准停定向。34 换刀点设置参数（PRM#1241）一般情况下，用第二参考点作为主轴换刀或还刀点。对于立式加工中心，一般只需将刀库调整好后所测的Z轴位置数据设置在参数PRM#1241中。35 其他相关参数（1）PRM#4000.0主轴和电动机的旋转方向设定若使用主轴内置编码器，该参数位设为0时，表示主轴和电动机的旋转方向相同。（2）PRM#4002.3、2、1、0使用主轴位置编码器作为位置反馈该参数位分别对应设置为“0、0、0、1”。（3）PRM#4015.0定向是否有效该参数位设为“1”，使定向有效。（4）

11、PRM#4010.2、1、0设定电动机传感器类型使用内置位置编码器时，设为“0、0、1”。若主轴和主轴电动机间的传动比为1：1时，PRM#40564059不需要设置。4换刀宏程序下面提供换刀调用的宏程序例子供分析参考，例中刀库容量为16。% O9021；换刀宏（子）程序号#23=#4003；保存米制或英制系统#24=#4006；保存增量或绝对编程方式（G90、G91方式）G91；增量坐标编程M05；主轴停止G30P2Z0；至抓刀点（换刀点）M19；主轴准停M26；刀号读取（判断刀库刀号与主轴刀号是否一致）IF#1000EQ1GOTO30 ；T码值17时退出换刀程序IF#1001EQ1GOTO4

12、0 ；主轴刀号等于T码值时退出换刀程序IF#1002EQ1GOTO50 ；T码值为0时退出换刀程序M23；刀库推出G04P500；停0.5秒M25；松刀G04P500；停0.5秒G28Z0；至Z轴零点M21；刀库转（刀盘旋转选刀）G30P2Z0；至抓刀点M24；紧刀（抓刀）M22；刀库退回GOTO100；换刀结束并返回N30#3000=1（TOOL NOT FOUND）；刀没找到报警GOTO100；结束换刀并返回N40#3000=2（TOOL NO. ON SPINDLE）；主轴刀号已是需换刀刀号报警GOTO100；结束换刀并返回N50#3000=3（T CODE IS 0）；换刀刀号为0报警

13、N100M05 ；主轴停转G#23 ；恢复到主程序的米、英制系统G#24 ；恢复至主程序的增量或绝对编程系统M99 ；返回主程序% 从程序中可以看出，M19为主轴准停指令，M20为刀库回零指令，M21为选刀（刀库转）指令，M22为刀库退回指令，M23为刀库推出指令，M24为紧刀指令，M25为松刀指令，M26为刀号读取指令。5PMC控制程序 PMC参考程序如图附9-2图附9-7所示。图附9-2 刀库控制的PMC程序-1图附9-3 刀库控制的PMC程序-2图附9-4 刀库控制的PMC程序-3图附9-5 刀库控制的PMC程序-4图附9-6 刀库控制的PMC程序-5图附9-7 刀库控制的PMC程序-6

14、实训总结： 参照附表1格式要求编制实训总结报告思考题：（1）请按调用宏程序实现换刀控制的编程思路，设计不调用宏程序而直接用PMC编程实现刀库控制的编程思路。（2）当不用M代码调用宏程序而改用G06（假设G06不作为其他准备功能指令）调用宏程序时，且宏程序为“O9023”，应如何设置系统参数（FANUC 0i系统）？（3）绘制本项目中宏程序的执行流程图。（4）对于半闭环控制的加工中心，在进行换刀操作之前必须进行哪些操作？为什么？（5）对于如本项目所述的加工中心，没出现乱刀现象时，主轴刀号与刀库刀号是什么对应关系？（6）分析梯形图程序，当执行刀库回零操作后，主轴刀号、刀库刀号分别为多少？若刀库的“1”号位上有刀，且主轴上也装有刀时，在执行完刀库回零操作、换刀操作前，应采取什么措施保证不会发生刀库与主轴撞