基於FANUC數控係（xì）統的數控銑床（chuáng）升級（jí）改造-數控機床市場網（wǎng）

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基於FANUC數控係統的（de）數控銑床升級（jí）改造

2016-10-14 來源：柳州職業技術學院機電工程係作者：王富春，陳勝裕

摘要：數控設備（bèi）的升級（jí）改造是目前（qián）我國製（zhì）造業產業升級的有效途（tú）徑之一，針對配備FANUC數控係統的立式銑床．完成刀庫的機械安裝、電路氣路設計、控製程序編寫與調試，總結了（le）設（shè）備升級改造為加工中心的方法。該立式銑床在升級改造後實現了自動換刀。提升（shēng）了加工效率，為其他傳統設備的數控化改造與升級提供了理論和實踐依據。

關鍵詞：鬥笠式刀庫（kù）；FANUC數控係統；數控銑床

隨著我國產業化升級的進一（yī）步推進．數控設備的升級改造是（shì）目前我（wǒ）國製造業產業升級的有效途徑之一。數（shù）控機床經升級改造後，自動化程度得到了提升．特別（bié）是減少了二（èr）次裝夾所需（xū）的時間以及避免了該過程由於人工操作出（chū）現的誤差．從而有效的提升了加工效（xiào）率及加工精（jīng）度。對複雜零件而言，難度越高，功效提高得越多。不僅節約了（le）費用，而且可（kě）以縮短（duǎn）生產準備周期。

某工廠有兩台VMC650數控立式銑床．原裝（zhuāng）FANUC 0i—mate MC數控（kòng）係統，目（mù）前（qián）該兩台機床運行情況良好。擬升級改造為加工中（zhōng）心．提升該設備的加工效率及加（jiā）工精度。

1.升（shēng）級改造對象分析及刀庫選型

VMC650數控立式（shì）銑床采用數（shù）字交流伺服電機進行x軸、Y軸、z軸以及主軸驅動，主軸伺服電機反饋采用內置式（shì）編（biān）碼器，具備主軸定向定（dìng）位功能．可實現伺服定位與刀庫的動作配合。主軸左側（cè）具有一（yī）定大小的空間（jiān），能夠容納刀庫的安裝與工作（zuò）。

出於經濟性目的考慮．可采用鬥笠式刀庫對數控機床升（shēng）級改造為加工中心。由於該（gāi）VMC650數（shù）控立式（shì）銑床升級改造完成後（hòu）的加工（gōng）任務通常需要自動換刀的刀數一般不（bú）超過十把。在考慮刀具使用容（róng）量（liàng）擴展基礎上．所選用（yòng）的鬥笠式自動換刀（dāo）裝置型號為B130-16T．容量為16把刀。該型號刀庫結構簡單，可提（tí）供可靠快速的刀具交換方式。

2.升級改造過程

升（shēng）級改造（zào）的過程包括刀庫安裝與調試、氣路設計、電路設計、控製程序編寫、參數（shù）設置及機電聯調六個部分。

2．1鬥笠式刀庫的安裝與調試方法

2．1．1鬥笠式（shì）刀庫的安裝

鬥笠式刀庫安裝在銑床（chuáng）z軸所（suǒ）在的立柱左側（cè）麵．其安（ān）裝孔在垂直方向的定位需考慮z軸上換刀（dāo）點的（de）位置以及刀柄的長度。保證（zhèng）刀庫安裝後（hòu）的（de）換刀點與第一參考點（diǎn）之間的距離需大於刀柄的長度．避免在換刀過程中刀套（tào）與刀（dāo）柄發生碰（pèng）撞（zhuàng）。考慮到（dào）刀庫安裝位置在調試（shì）過程中需要進行調整．安裝孔設計為水平方向較長的腰形（xíng）孔．並在上下端以（yǐ）及側麵采用調（diào）整墊塊對刀庫實現安裝定位調試。刀庫安裝示意圖如圖1所示（shì）：

圖1 刀庫（kù）安裝示霞圖

2．1．2鬥笠式刀庫的（de）定位檢測與調（diào）試（shì）：

檢測刀盤平麵（miàn）與x—v平麵的平（píng）行度。采用百分表分別沿x軸（zhóu）和v軸方向打表，要求平行（háng）度小於0．30mm／全寬，如超（chāo）過此數值，則通過調整墊塊調整刀庫支架與刀庫．使得刀盤平（píng）麵與X—v平麵的平行度符合要求。

對刀點的檢測，采用（yòng）分體式對刀裝置，將主軸上移到z向最高點（diǎn）後．將分體刀（dāo）柄的上體錐柄部分裝入主軸（zhóu）孔內並拉緊．同時在刀盤（pán）的刀套內裝入分體（tǐ）刀柄的下部分。手動將刀庫移到換刀位置，手動操作機床z軸下（xià）移主軸箱，保證分體刀柄的上體錐柄部與刀套上分體刀柄的下（xià）體之間的間隙約為2mm。使用調整墊塊調整刀庫在（zài）x和v向的位置。同（tóng）時用（yòng）分體刀柄的中間（jiān）軸檢驗分體刀柄的上下兩體的中心是否重合。上下兩體中心重合意味著刀套與（yǔ）主軸的換刀點重合，調（diào）整完畢。

2．2氣路設計（jì）、

在刀（dāo）庫工作過程中．需要借（jiè）助（zhù）氣（qì）動回路實現控製的刀庫動作有刀庫（kù）的左（zuǒ）右移動、拉刀機構的下壓鬆刀，其氣動控製回路圖如圖2所示（shì）。

圖2刀庫氣動回路圖

2．3電氣（qì）設計

刀庫（kù）換刀過（guò）程是由刀庫氣缸的（de）移動、刀庫電機（jī）的正反（fǎn）方向轉動、拉刀機構（gòu）氣缸的上（shàng）下運動以及z軸的移（yí）動配合完成（chéng）的．該過程通過宏程序進行協調配合。其中，刀庫氣（qì）缸、刀庫電機、拉刀機構氣缸的控製由PMC實現。刀（dāo）庫氣缸與拉刀機構氣缸的控製（zhì）線圈直接連接到IO板上的空閑繼電器．刀庫電機采用三（sān）項異步電動機正反（fǎn）轉控製電路．接觸器的（de）線圈連接到Io板上（shàng）的空閑繼電器。

通過查詢VMC650數控立式銑床的PMC地址使用情況發（fā）現，輸入字節X2、輸（shū）出字節Y3在之前的程序中沒有被占用．因此可用作（zuò）刀庫換刀的信號地址。刀庫地址分配表如下表1所不。

表（biǎo）1 刀庫地址分配表

2．4控製程序編（biān）製

整個換刀過程（chéng）的控製是由PMC程（chéng）序和數控係統的換刀宏程序相互（hù）配合來完成的。刀庫的旋轉、伸出和縮回及主軸的（de）鬆刀和緊刀都由PMC應用程序來控製．而（ér）PMC控製命令的獲得以及z軸（zhóu）的上下移動控製是由換刀（dāo）宏（hóng）程序來（lái）統籌完成（chéng）的。換刀宏程（chéng）序根據刀庫的（de）典型控製方案（àn）而（ér）設（shè）計為（wéi）：

09001

NIlF【#1000EQl】GOT019(TCODE=

SPTOOL)T代碼等於主軸刀號．換刀結束（shù）

N2#199=#4003(G90／G91MODLE)

N3#198=#4006(G20／21MODLE)保（bǎo）留之

前的模態信息

N4IF[#1002EQl】GOT07(SPTOOL 20)

如果主軸刀（dāo）號為0．則直接抓刀

N5G21G91G30P2zoMl9(回（huí）第二參考點。

M19定向，準備換刀)

N6GOT08

N7G21G91G2820M19(回第一參考點。

M19定向．準備抓刀)

N8M50刀庫準備好(使能)

N9M52刀庫向右(靠近主軸)

N10M53鬆刀吹氣

N11G91G2820回第一參考點

N12IF【#1001EQl】GOT015(TCODE=0)

如果指令T0．則無需抓刀

N13M54刀盤旋轉

N14G91G30P220第二參考點

N15M55刀（dāo）具卡緊

N16M56刀盤向（xiàng）左(遠離主軸)

N17M51旋轉（zhuǎn）結束

N18G≠≠199G≠≠198恢複模態

N19M99

2．5參數設置

安裝調試好刀庫本（běn）體以及編寫好控（kòng）製程序（xù）後。需要對係統進行參數設置。由參數激活係統部（bù）分功能用以配合刀庫工作．保證（zhèng）刀庫正（zhèng）確流暢（chàng）的運行。

2．5．1第一參考點作為換刀過程（chéng）中z軸退刀位（wèi）置．其設置通（tōng）過修改參數1815#4來實現。

2．5．2第一換刀點的設置過程為：下移主軸箱．使分體刀柄的上（shàng）體錐柄部的下體（tǐ）之間的間隙為0．15—0．25ram之間。(用塞尺（chǐ）測量)，記錄（lù）此時z軸的（de）機械坐標（biāo）記錄到FANUC參數（shù）號1241．當此位（wèi）置的z軸坐標（biāo）值在一107n109mm之間則調整參考點柵格偏移參數內數值．此參數單位為0．001。FANUC係統的參數號（hào）為（wéi）1850。

2．5．3 在換刀過程中．必須保證主軸實現定向以保證（zhèng）與刀庫進行配合．主軸（zhóu）定向參數由4031與4077配合設置完成。

2．5．4在參數6071中（zhōng）輸入6．設置執行M6換刀指令後．係統自動（dòng）調用名稱為09001的換刀宏程序執行換刀動作。

2．6 調試

2．6．1 在不安裝刀柄的情況下測試換刀動作．切換到MDI方式，輸入M06 TXX。執行程序單段。分別觀（guān）察還刀、取刀以及換刀三種刀庫（kù）動作流程。確認動作流程無誤後，取消單段運行。觀察刀庫（kù）的連續動作流程，確保動作流程正確（què）。

2．6．2 安裝刀柄。輸入M06 TXX，執行（háng）程序單段，分別觀察還刀、取刀（dāo）以（yǐ）及換刀三（sān）種刀庫動作流程。確認動作流程（chéng）無（wú）幹涉後．取消單段運行。觀察（chá）刀庫的連續動作流程。確保動作流（liú）程（chéng）正（zhèng）確且（qiě）無幹涉。如果刀柄在導套和（hé）主軸切換過程中出現不順暢，使用對刀裝置（zhì）。重（chóng）新設（shè）置第二參考點，直至換刀過程流暢為（wéi）止。

3.結（jié）束語（yǔ）

采用鬥笠式刀庫（kù）將VMC650數控（kòng）立式銑床升級改造為立（lì）式加工（gōng）中心．該兩套設備經過一段時（shí）間的生產使用後．未發（fā）生換刀動作錯亂（luàn）的問題，整體功能運行正常，產品質量有所提升，生產效率（lǜ）得到顯著提高。同時為企業節（jiē）省了大量的設備成本．也為其他傳統設備的數（shù）控化改造升級提（tí）供了理論和實踐（jiàn）依據。

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