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    基于FANUCOiMD數控銑床升級為加工中心的改造


     數控銑床沒有自動換刀功能,當大批量生產零 件且需要多把刀具加工完成時,就需要頻繁進行手 動換刀,勢必會降低生產效率;而在數控銑床上加 裝刀庫后形成的加工中心卻可以解決此問題。

    1斗笠式刀庫的機械安裝與調試

    加工中心刀庫有很多種,斗笠式刀庫又稱無機 械手的盤式刀庫,因其機械結構簡單,成本較低,而 且換刀過程容易控制,此次升級改造過程中使用的 就是斗笠式刀庫。

    改造前的數控銑床立柱側面已經預留了加裝刀 庫使用的6個M24的螺紋孔,孔水平間距為100 mm 豎直間距為200 mm;主軸中心距離立柱中心間距為 120 mm購買12刀位的斗笠式刀庫,并按尺寸設計 立柱和刀庫之間的連接部分,如圖1所示。

    安裝后,首先利用百分表,檢測刀庫和加工中 心的X坐標軸和Y坐標軸的平行度,并做相應調整, 使其平行度控制在0.02 mm以內;將主軸裝上刀柄, Z軸下降到合適位置,手動使刀庫前移至和主軸中心 線一致的位置,調整刀庫傳感器的位置,使其在此 位置的刀庫前位檢測信號X8. 3)被接通。并把此 位置處Z軸的坐標值記錄在參數1241中,作為第二 參考點,即換刀點。

    2斗笠式刀庫的氣動控制回路安裝、連接與調試 購買的斗笠式刀庫前進和后退的動作是靠直線 氣缸實現的,前進和后退停止的準確位置由刀庫前位傳感器和原位傳感器控制,在機床刀庫出廠時,刀 庫廠家已經設計好,作者只需要進行相應的接線和 位置調整即可。圖2是改裝后的加工中心啟動原理 圖,根據此原理圖進行新加“刀庫”和“氣冷”氣 動控制回路的安裝、連接和調試,使其滿足換刀和氣 冷的控制要求。

    4M06指令實現對換刀過程的控制

    1.      1換刀參數設置

    目前,加工中心換刀一般采用Txx M06指令進行 控制,只要將系統參數6071設定為6,即當執行M06 時就調用換刀宏程序,實現換刀控制。編輯完換刀 宏程序09001之后,為防止操作人員誤將換刀宏程 序刪除和修改,可通過將參數#3202的#4 (NE9)設 成1對換刀宏程序09001進行保護。

    4.2換刀宏程序

    (1)    換刀宏變量說明

    #1000 (G54#0):判斷指令T代碼和主軸上的刀 號是否一致,若一致#1000 =1

    #1001 (G54#1):判斷指令T代碼是否為零,若 為 T0ij#1001=1

    #1002 (G54#2):判斷主軸上是否有刀。若沒有 刀,貝|J#1002 =1

    #1003 (G54#3):判斷刀套號和主軸刀號是否一 致。若一致,則#1003 =1

    (2)     換刀宏程序 09001 (Txx M06)

    IF [#1000EQ1] G0T0 1;(如果所選擇的刀具在

    主軸上,換刀結束)

    #3003 =1;(自動換刀時,程序單段功能失效 #100=#4003;(通過#100 設定是 G90/G91)

    #101 =#4006;(通過#101 設定是 G21/G20)

    IF [#1002 EQ 1] GOTO 2 ;(主軸沒有刀具,則

    直接進行抓刀控制)

    G91G30Z0; (Z軸返回第二參考點,即換刀點, 由參數1241決定)

    M19;(主軸準停,定向角度由參數4077控制)

    IF [#1003 EQ1] GOTO 5 (主軸刀具和換刀位置 刀套號一致)

    GOTO 4

    N2 G91 G28 Z0 M19


    N4M56;(刀盤旋轉,把所要換的刀轉到換刀位置) N5M54;(刀盤向右到換刀位置,靠近主軸)

    G4 X1;(延時 1 s)

    M52;(主軸松刀,吹氣

    G91G28Z0M19; (Z軸返回第一參考點,準停 M19;(主軸準停,定向角度由參數4077控制) IF [#1001 EQ 1] GOTO 3;(主軸有刀,換刀指 令為T0時,還刀后不進行抓刀控制)

    M56;(刀盤旋轉,把所要換的刀轉到換刀位置) G91G30Z0; (Z軸回換刀點,參數1241控制) N3M53;(刀具夾緊)

    M55;(刀盤向左退回到初始位置,遠離主軸) G#100;(恢復G90模式或者G91模式)

    G#101;(恢復到公制G21或者英制G20)

    #3003 =0;(恢復程序單段運行功能有效)

    N1 M99;(換刀程序結束)

    4.3刀庫控制相關PMC點位分配 X4. 2為刀具松開到位開關信號;

    X4. 6為刀具夾緊到位開關信號;

    X5.0為刀庫計數信號;

    X4. 4為刀庫右位檢測信號(靠近主軸);

    X4. 5為刀庫左位檢測信號(遠離主軸);

    Y5. 1為刀盤向右輸出(靠近主軸);

    Y2. 7為刀盤向左輸出(遠離主軸);

    Y5. 2為主軸松刀輸出;

    Y7. 4為刀盤反向旋轉輸出;

    Y7. 7為刀盤正向旋轉輸出。

    4. 4斗笠式刀庫換刀PMC程序編制

    按照換刀流程編寫換刀控制PMC程序,主要包 括M代碼M52~M55)的譯碼、刀具碼識別控制、 刀庫正反轉、刀庫取刀和還刀控制等幾部分。其中, D0為主軸刀號、D6為刀庫容量、D2為當前刀套號。 限于篇幅原因,文中沒有編寫手動換刀控制程序,自 動換刀控制梯形圖程序如圖4一8所示。

    MSG( “編程刀具大于最大刀位”

    G4F2

    M17

    END4

    MSG( “編程刀具小于或等于零”

    G4F2

    M17

    1.4.6刀具旋轉及定位程序(原理在第1.4. 4節中已 說明)

    刀具旋轉因為是當作系統的一個主軸來處理的, 所以只需要在零件加工程序中出現正反轉和停止的M 代碼即可。但需要設置參數N35000 ¥ MA_SPIND_ ASSIGN_TO_MACHAX [AX6] = 3

    M3 =3S=XXX其中:M3表示動力刀具軸3 表示正轉XXX表示轉速;

    M3 =4, = XXX其中:M3表示動力刀具軸4表 示反轉XXX表示轉速;

    M3 =5,其中:M3表示動力刀具軸,表示動力刀 具軸停止,刀具旋轉結束;


    SPOS [3] =XXXXSPOS [3]表示動力刀具軸定 位,XXXX表示定位的角度。

    1.4.7刀具扭力控制

    刀塔上的S11傳感器在正常狀態下為ON如果 動力刀塔在工作的過程中S11感測器為OFF說明刀 塔負荷過載,伺服驅動器被切換至SERVO OFF狀態, 所有程序動作止。

    2結束語

     

    應用單一伺服馬達,經由控制機構分別驅動刀 盤換刀與驅動動力刀具,有較低的投資成本與較少 的維修保養,可靠度較高;也因為較少的干涉可能而 有較高的應用性。配套此動力刀塔的機床具有車、 銑、鉆削及攻絲多種功能,減少工件的裝卡次數,提 高零件的加工精度,節省了大量的人工成本,取得非 常好的經濟效益。

     

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    標簽: FANUC  數控銑床  加工中心  斗笠式刀庫  改造  
    分類: 加工中心  
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