以發那科 0i系統加工中心或調試臺為例,介紹一種通過宏程序調用實現斗笠式刀庫換刀控制的方法。刀庫容量為16(裝16把刀),利用伺服主軸電動機的內置編碼器進行定向/準停。
實訓學時:10學時。
實訓目的:
(1)加工中心斗笠式刀庫的操作與控制程序的編制。
(2)掌握調用宏程序實現刀庫控制的編程方法。
(3)掌握調用宏程序實現刀庫控制的相關參數設置。
實訓內容:
(1)斗笠式刀庫的操作。
(2)控制刀庫的宏程序設計。
(3)刀庫梯形圖程序的設計與調試。
(4)梯形圖功能的調試。
(5)宏程序調用實現刀庫控制的相關參數設置。
實訓設備:
(1)配置發那科 0i數控系統的加工中心/綜合調試臺。
(2)個人計算機(PC)。
(3) 發那科公司的梯形圖編輯軟件(FLADDER Ⅲ 版本)。
實訓要點:
(1)用FLADDER Ⅲ 軟件對PMC離線編程。
(2)發那科 0i PMC操作。
(3)發那科 0i 系統PMC程序傳輸與功能調試。
(4)刀庫控制用宏程序設計與加載。
(5)PMC功能指令的應用。
(6)刀庫梯形圖程序設計。
(7)調用宏程序控制刀庫的相關參數設置。
(8)刀庫控制功能驗證。
實訓具體要求:
(1)規范實訓,按操作規范操作機床。
(2)機床工作時,嚴禁用手或導體去觸碰各通電電器,確保人身和設備安全。
(3)操作刀庫之前,必須保證機床執行手動回零操作。
(4)驗證刀庫功能時,可采用單程序運行模態或單獨執行相關的刀庫輔助功能指令(M指令)操作,密切關注機床的動作,確保刀庫與主軸不撞機。
(5)具備加工中心的基本操作能力和應用水平。
(6)熟悉發那科 0i系統參數的設置方法與操作。
組織形式:
教師:演示與指導,組織學生訓練、演示、討論與評估。
學生:根據設備數量,可在課內分組定時訓練,也可預約訓練,采取組長負責制,負責指導、提問與考核各組員。
相關知識與技能:
1.與刀庫相關的電氣連接
假設加工中心刀庫的主電路如圖附9-1所示。
圖附9-1 刀庫的主要電氣連接
有關PMC的I/O接口分配地址如表附9-1所示。
表附9-1 刀庫相關I/O地址分配
序號 | 地址 | 信號名稱 | 說明 |
1 | X7.6 | 松刀到位 | |
2 | X7.7 | 緊刀到位 | |
3 | X10.0 | 刀庫推出到位 | |
4 | X10.1 | 刀庫退回到位 | |
5 | X10.3 | 刀庫計數 | |
6 | X10.4 | 刀庫原定/回零 | |
7 | X10.7 | 松刀 | |
8 | X10.5 | 刀庫電動機過載 | 過載保護器觸點 |
10 | Y6.0 | 刀庫正轉 | 通過繼電器帶動接觸器線圈 |
11 | Y6.1 | 刀庫反轉 | 通過繼電器帶動接觸器線圈 |
12 | Y6.5 | 松刀 | 通過繼電器帶動電磁閥 |
13 | Y7.6 | 刀庫推出 | 通過繼電器帶動電磁閥 |
14 | Y6.6 | 三色燈(綠燈) | 通過繼電器驅動 |
15 | Y6.7 | 三色燈(紅燈) | 通過繼電器驅動 |
16 | Y6.8 | 三色燈(黃燈) | 通過繼電器驅動 |
表中地址為I/O LINK的“0”組地址,加工中心配置I/O Link標準鍵盤,如圖1-1所示,其地址定義為I/O LINK的“1”組,輸入的起始地址為X20,輸出的起始地址為Y24。鍵盤的[D8]鍵(從上至下的第4排,從左至右的第8位)作為手動主軸準??刂奇I,其輸入地址為X28.3,對應的按鍵指示燈地址為Y28.3。鍵盤的[D7]鍵(從上至下第4排、從左至右的第7位)作為手動選刀按鍵,其輸入地址為X28.2,對應的按鍵指示燈地址為Y28.2。
2.刀庫控制的相關信號及其功能
2.1 主軸準??刂菩盘朞RCMA(G70.6)/ORARA(F45.7)
ORCMA信號用于主軸換刀或主軸還刀時的準??刂?,保證刀柄不會與刀庫發生撞擊而損壞刀庫或主軸,可通過PMC編程實現M19(主軸準停M指令)或手動主軸準??刂?。與此對應的主軸準停結束信號為F45.7(ORARA),當此信號為“1”時表示主軸準停結束。
主軸準??刂朴玫膫鞲衅骺捎猛獠拷咏_關和電動機速度傳感器、外部位置編碼器、主軸電動機內置傳感器等多種形式,參見第四部分的“實訓項目4.4”所述。目前大多利用伺服主軸電動機的內置位置編碼器實現。
2.2 宏程序所用的系統變量
2.2.1 用戶宏程序輸入信號(G54.0~G54.2)
為了實現用戶宏程序調用換刀,使用三個系統變量UI000(G54.0-#1000)、UI001(G54.1-#1001)、UI002(G54.2-#1002)供宏程序與PMC間跳轉控制。G54.0為“1”表示編程刀號大于等于刀庫容量,G54.1為“1”時表示主軸刀號等于編程刀號(T碼值),G54.2為“1”時表示編程刀號為0。
2.2.2 宏程序報警變量
發那科 0iC系統的“#3000”變量用于宏程序報警,可在其表達式后指定不超過26個字符的報警信息??娠@示報警號和報警信息,其中報警號為變量#3000的值加上3000。
例:“#3000=1(TOOL NOT FOUND)”對應屏幕上的顯示為“3001 TOOL NOT FOUND”
2.2.3 模態信息變量(#4003、#4006)
系統變量#4003保存系統當前所處的編程坐標模態值G90/G91;#4006保存系統當前所用的編程單位系統G20(英制)/G21(米制)。這兩個系統變量用于保護宏程序執行過程中系統的模態,在宏程序執行結束后,再恢復至系統調用宏程序前的模態。
3.宏程序調用及刀庫相關系統參數
本項目采用M指令的M06調用宏程序實現刀庫的換刀控制。
3.1 指定調用宏程序的M代碼值參數(PRM#6080~6089)
PRM#6080~PRM#6089分別對應調用程序號為O9020~9029的宏程序所需的M代碼值。當用“M06“調用O9023宏程序時,必須將PRM#6083設為“6”。本項目中的宏程序號為O9021,所以PRM#6081設置為“6”。
3.2 主軸準停位置設置參數(PRM#4031)
當刀庫調整好后,將所測主軸準停的位置數據設置在參數PRM#4031中,參數PRM#4077(定向時停止位置偏移量)設為0。當執行完主軸準停指令(M19或手動主軸準停)后,NC輸出的準停結束信號(F45.7)為“1”。
3.3 主軸定向速度參數(PRM#4038)
在執行M19或手動主軸準停指令時,主軸按參數PRM#4038所設定的運轉速度進行準停定向。
3.4 換刀點設置參數(PRM#1241)
一般情況下,用第二參考點作為主軸換刀或還刀點。對于立式加工中心,一般只需將刀庫調整好后所測的Z軸位置數據設置在參數PRM#1241中。
3.5 其他相關參數
(1)PRM#4000.0——主軸和電動機的旋轉方向設定
若使用主軸內置編碼器,該參數位設為0時,表示主軸和電動機的旋轉方向相同。
(2)PRM#4002.3、2、1、0——使用主軸位置編碼器作為位置反饋
該參數位分別對應設置為“0、0、0、1”。
(3)PRM#4015.0——定向是否有效
該參數位設為“1”,使定向有效。
(4)PRM#4010.2、1、0——設定電動機傳感器類型
使用內置位置編碼器時,設為“0、0、1”。
若主軸和主軸電動機間的傳動比為1:1時,PRM#4056~4059不需要設置。
4.換刀宏程序
下面提供換刀調用的宏程序例子供分析參考,例中刀庫容量為16。
%
O9021 ;換刀宏(子)程序號
#23=#4003 ;保存米制或英制系統
#24=#4006 ;保存增量或絕對編程方式(G90、G91方式)
G91 ;增量坐標編程
M05 ;主軸停止
G30P2Z0 ;至抓刀點(換刀點)
M19 ;主軸準停
M26 ;刀號讀?。ㄅ袛嗟稁斓短柵c主軸刀號是否一致)
IF[#1000EQ1]GOTO30 ;T碼值≥17時退出換刀程序
IF[#1001EQ1]GOTO40 ;主軸刀號等于T碼值時退出換刀程序
IF[#1002EQ1]GOTO50 ;T碼值為0時退出換刀程序
M23 ;刀庫推出
G04P500 ;停0.5秒
M25 ;松刀
G04P500 ;停0.5秒
G28Z0 ;至Z軸零點
M21 ;刀庫轉(刀盤旋轉選刀)
G30P2Z0 ;至抓刀點
M24 ;緊刀(抓刀)
M22 ;刀庫退回
GOTO100 ;換刀結束并返回
N30#3000=1(TOOL NOT FOUND) ;刀沒找到報警
GOTO100 ;結束換刀并返回
N40#3000=2(TOOL NO. ON SPINDLE) ;主軸刀號已是需換刀刀號報警
GOTO100 ;結束換刀并返回
N50#3000=3(T CODE IS 0) ;換刀刀號為0報警
N100M05 ;主軸停轉
G#23 ;恢復到主程序的米、英制系統
G#24 ;恢復至主程序的增量或絕對編程系統
M99 ;返回主程序
%
從程序中可以看出,M19為主軸準停指令,M20為刀庫回零指令,M21為選刀(刀庫轉)指令,M22為刀庫退回指令,M23為刀庫推出指令,M24為緊刀指令,M25為松刀指令,M26為刀號讀取指令。
5.PMC控制程序
PMC參考程序如圖附9-2~圖附9-7所示。
圖附9-2 刀庫控制的PMC程序-1
圖附9-3 刀庫控制的PMC程序-2
圖附9-4 刀庫控制的PMC程序-3
圖附9-5 刀庫控制的PMC程序-4
圖附9-6 刀庫控制的PMC程序-5
圖附9-7 刀庫控制的PMC程序-6
實訓總結:
參照附表1格式要求編制實訓總結報告
思考題:
(1)請按調用宏程序實現換刀控制的編程思路,設計不調用宏程序而直接用PMC編程實現刀庫控制的編程思路。
(2)當不用M代碼調用宏程序而改用G06(假設G06不作為其他準備功能指令)調用宏程序時,且宏程序為“O9023”,應如何設置系統參數(發那科 0i系統)?
(3)繪制本項目中宏程序的執行流程圖。
(4)對于半閉環控制的加工中心,在進行換刀操作之前必須進行哪些操作?為什么?
(5)對于如本項目所述的加工中心,沒出現亂刀現象時,主軸刀號與刀庫刀號是什么對應關系?
(6)分析梯形圖程序,當執行刀庫回零操作后,主軸刀號、刀庫刀號分別為多少?若刀庫的“1”號位上有刀,且主軸上也裝有刀時,在執行完刀庫回零操作、換刀操作前,應采取什么措施保證不會發生刀庫與主軸撞擊事故?
(7)分析梯形圖程序,當加工中心刀庫進行過手動選刀操作后,刀庫會不會出現亂刀現象?若會出現,應如何改進梯形圖程序,保證在手動選刀操作后不會出現亂刀現象?什么情況下會出現亂刀現象?
(8)在什么情況下,編程刀號(T碼值)、刀庫刀號、主軸刀號相等?在什么情況下,編程刀號等于主軸刀號?在什么情況下,刀庫刀號等于編程刀號?在什么情況下,刀庫刀號一定等于主軸刀號?
(9)分析梯形圖程序,本項目中的自動選刀是就近方式還是固定方式?手動選刀是什么方式?
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