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立式加工中心基於發那科係統（tǒng）的銑車複合應用方案

2025-1-13 來源：秦川集團（西安）技術研究院有限公司作者：李偉傑和煦春

1. 序言（yán）

在傳統的加工過程中，需要進行多次裝（zhuāng）夾和換刀，這不僅增加（jiā）了加工時間（jiān）和成本，還會影響加工精度。而立式加工中心的銑車複合控（kòng）製可以在（zài）一次裝夾（jiá）中（zhōng）完成多個加工步驟，避（bì）免了多次裝夾和換刀的問（wèn）題，提高了加工效率和精度。我公司在（zài）一（yī）款立式加工中心（xīn）的基礎上配置國內知名品牌的（de）搖籃（lán）轉台，轉台 A、C 軸電動機為力矩電動機，其中 C 軸電動機最高轉速可達（dá） 2000r/min，本台機床係統是FANUC 0i-MF Plus（Type 1）。C 軸應額外追加基於伺服電（diàn）動機的主軸控製功能。該功能可以實現每轉進給、螺紋切削、轉速控製、剛性攻螺紋、實際主軸速度輸（shū）出及主軸分度等功能。

2.參數設定

將伺服（fú）電動機主軸控製的參數填入係統，具體見（jiàn）表 1。

表 1 係統參數

3. 梯形圖的編製

（1）相關（guān）信號主要包括 G0027.1（SWS2）∶第二主軸選（xuǎn）擇信號 ;G0029.6（*SSTP）∶主軸（zhóu）停止信號 ;G0027.4（*SSTP2）∶第二主軸停止信號 ;G0521.4（SRVON5）∶ S V 旋轉控製方式信號 ;G0523.4（SVRVS5）∶ SV 反轉信號 ;G0126.4

（SVF5）∶伺服關斷信號 ;F0010（M）∶輔助功能（néng）代碼信號。

（2）梯形圖編寫首先通過 M 代碼譯碼（mǎ）M60（C 軸進入車主軸模式）、M61（C 軸退出車主軸模式），把指（zhǐ）令分別給到R0644.4、R0644.5（R地址可自行（háng）定義），如圖 1 所（suǒ）示。

圖（tú） 1 M60、M61 代碼譯碼

再通過 R0644.4 把指（zhǐ）令輸入到（dào） R0961.0，並形成自鎖，最後把 R0961.0 輸（shū）出給 G004.3，完成 M 代碼的執（zhí）行。隻有（yǒu）執行 M61，或者在複位（wèi）、急停及出現 C 軸（zhóu）相關（guān）報（bào）警才可斷開這一自鎖。M60 互鎖梯形圖（tú）如圖 2 所示。

圖 2 M60 互（hù）鎖（suǒ）

通過M代碼譯碼M103（車（chē）主軸（zhóu）正轉）、M104（車主軸反（fǎn）轉）和 M105（車主軸停止），分別把指令給到R0649.0、R0649.1和R0649.2。車主軸代碼譯碼如圖（tú） 3 所示。

圖 3 車主軸代碼譯碼

通過 R 地址把車主軸運轉和停止的指令輸入到 G0027.1、G0027.4、G0029.6、G0521.4 和G0523.4，並形成（chéng）自鎖。G0027.1 自鎖 80ms 後（hòu）自動斷開，如（rú）圖（tú） 4 所示 ;G0027.4 自鎖程序如圖（tú）5 所示 ;G0521.4 自鎖程序如圖 6 所示 ;G0523.4自鎖程序如圖 7 所示（shì）。相對（duì）應（yīng）的完成信號輸出給G004.3，完成 M 代碼的執（zhí）行。

圖 4 G0027.1自鎖程序

圖 5 G0027.4 自鎖程序

圖（tú） 6 G0521.4 自鎖程序

圖 7 G0523.4 自鎖程序

當 C 軸進入車主軸模式後，C 軸必須強製鬆開，不然（rán）有（yǒu）可能會對 C 軸鬆夾機構造成損傷，產生的粉末有可能會汙濁 C 軸編碼器的讀數頭。如（rú）果在沒有執行 M60 時，輸入車主軸旋轉的指令（lìng），需要做用戶報警，報警號 : “EX1043 請先進入旋轉模式”（報警號可自（zì）行定義），用來提醒用戶當前狀況下需要執行 M60。如果車主軸旋轉沒有停止時，F0376.4 沒有置為 1 的情況下，執行 M61的指令，需要做用戶報警，報警號 : “EX1046 第五軸旋轉沒有停止，請勿退出旋轉模式”。此（cǐ）外還需要做一些車主軸溫度報警，用來保證力矩電動（dòng）機不會因為溫度過高而導致電動機損壞。

當在旋轉模式下（xià），出現複位、急停（tíng）、C 軸恒溫油箱報警以及 C 軸溫度報警時，需要切斷車主軸（zhóu）使能，同時也要將伺（sì）服關斷信號 G0126.4（SVF5）置為（wéi） 1。

（3）刀庫換刀程序修改由於車（chē）刀必須要固定放置，所以車刀刀（dāo）柄上裝有定（dìng）位銷，主軸箱上裝有（yǒu）相對應的定位銷（xiāo）孔，這樣就可以（yǐ）將車刀固（gù）定，還需要在定位銷孔附近安裝 1 個接近開關，來（lái）確認車刀是否裝在主軸上。如果車刀在主（zhǔ）軸上，該車刀確（què）認（rèn）信號就為 1。車刀（dāo）安裝（zhuāng）如（rú）圖 8 所示。

圖 8 車刀安裝示意

本公司（sī）立式加工中心刀庫容量為 20 把刀，定義 16 號至 20 號刀（dāo）為（wéi）車刀刀號，當主軸當前刀是車刀時，取消第（dì）一主軸使能，G0027.3 強製置為 0，強製主軸不（bú）能旋轉。首先判（pàn）斷主（zhǔ）軸當前刀號（hào）是否≥ 16，如果≥ 16，將 R0900.0 置為 1，這時就可以判斷主軸上是車刀，如圖 9 所示。由於機械手在換刀時，主軸（zhóu）需要定向停止，保證主軸端麵鍵和刀柄鍵槽不會發生碰撞，因此如果主軸當前刀是車刀，在執行換刀命令時，就需要跳（tiào）過主軸（zhóu）準停指令。針對這一問題，首先，將 G0055.0 的線圈並在 R0900.0 上（shàng），G0055.0對應加工程序裏的 #1008，當 G0055.0 置 1後#1008 也就置 1 了，如圖 10 所示。然後在換（huàn）刀子程序中將 M19 替換為“IF[#1008EQ1]GOTO6;M19;N6;”，當主軸（zhóu）上為車刀時，程序將跳過 M19。

圖 9 判斷刀具是否為車刀的程序

圖 10 G0055.0 對應加工（gōng）程序裏的（de） #1008

假（jiǎ）如主（zhǔ）軸當前刀號為車刀，但是車刀被人為卸走後，此時車刀確（què）認信號為 0，則主軸現在的停止位置有可能因人為轉動而沒有（yǒu）在準停（tíng）位置上。因此在執行換刀動作時，主軸定向指令（lìng）會被跳過，刀（dāo）柄就有和主軸碰撞的可能，從而導致（zhì）機床故障，所以在這種情況下（xià）做用戶報警 : “EX1047請將車刀裝（zhuāng）回主（zhǔ）軸後，再執行換刀程序”，從而避免不必要的故障（zhàng）發生。

當（dāng）一切準備就緒以後（hòu），在加工程序中添加G33IP_F_（F 是縱（zòng）軸方向導程），就可以（yǐ）進（jìn）行等導程（chéng）的（de）圓柱螺紋切（qiē）削。

4. 結束語

通過對（duì）配置 FANUC 係（xì）統的加工中心機床實現銑車複合功能的應用，避免了多次裝夾工件，滿足了加工工藝的要求，可以提高加工效率、降低成本且提高精度，適（shì）應（yīng）各種（zhǒng）不同類型零件的加工求，是（shì）現代機械製造領域中非常重要的技術之一。實際應用領域非常廣泛（fàn），可以在許多行業中發揮重要（yào）作用。

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