1 研究背景

　　刀庫是機床的重要組成部分，主要是提供儲刀位置，并能依程式的控制，正確選擇刀具加以定位，以進行刀具交換;換刀機構則是執行刀具交換的動作。刀庫必須與換刀機構同時存在，若無刀庫則加工所需刀具無法事先儲備;若無換刀機構，則加工所需刀具無法自刀庫依序更換，而失去降低非切削時間的目的。此二者在功能及運用上相輔相成缺一不可。

　　2 NC零件程序編制

　　CH X5 2 8 0 數控立式車銑復合機床床配有一個盤式刀庫，采用伺服電機加減速機形式進行驅動，共有11 個刀位，其中T1、T3 、T6、T9為車刀夾;T2為銑刀保護蓋;T4、T5、T7、T8、T10、T11為銑刀。

　　由于該機床配有對刀儀、工件測量儀占用了#500 附近刀宏變量，故自定義的宏變量應該避開該區間，以免數據沖突。另外由于每個刀具的實際尺寸各有差別，造成了每個刀位的換刀點各不相同，因此作如下定義：宏變量#911-#921為T1-T11的X軸換刀點;宏變量#931-#941

　　為T1-T11的Z軸換刀點;宏變量#951-#961為T1-T11的A軸換刀點;

　　另外也定義了其它宏變量，如換刀過程中各軸的行進路徑點、定位銷刀長度、快速、慢速倍率值等等。

　　NC零件程序的編寫要兼顧安全性和方便型，例如在換刀開始前要判斷各軸是否回參考點、是否選中了機床鎖定MLK功能，如果不進行處理將很可能造成設備損壞;另

　　圖 1 軟操作通用開關

　　外也需要對換刀前的G代碼狀態、進給速率等進行暫存， 待換刀結束后恢復到換刀前的狀態方便用戶加工。

　　3 綜合應用

　　3.1軟操作面板功能

　　為了方便用戶維修，刀庫氣動門的開啟與關閉需要加入手動操作，可使用數控系統的軟操作面板通用開關來實現以節省按鈕。FANUC系統提供了1 6 個軟操作面板，每個開關最多使用8 個半角字符來命名開關名稱， 參數No.7 2 2 0 ~7 2 2 7 設定第一個通用開關的名稱，參數No . 7228~ 7235，設定第二個通用開關的名稱，以此類推。如該機床定義第二個通用開關刀庫門的操作， 開關名稱為“ TDOOR- R”, 將其對應的英文字符ASCII 碼十進制數“84”、 “68”、 “79”、 “79”、“82”、“45”、“82”分別輸入到參數7228~7235 中，呈現的效果如圖1所示，然后可移動光標選中通用開關，執行“OFF”、“ON”操作，H MI中1 6 個通用開關狀態信號通過F72 .0 ~F72 .7 (OUT0 ~OUT7 ), F74.0~F74.7(OUT8~OUT15)發送至PMC，PMC接收此信號處理機床外部氣動閥。

　　3.2 位置開關功能

　　為了確保安全性，只能在機床安全位置才能執行手動刀具放松操作。為此可以使用位置開關功能，判斷各軸是否處于安全位置。位置開關的最多輸出個數取決于參數No.6 9 0 1 #1 ，最多擴展為1 6 點，當參數No.6910-No.6925所設定的控制軸的機械坐標處在由參數No.6930-No.6935(最大值)、No.6950-No.6965(最小值)所指定的范圍內時，位置開關信號會變為1。如設定第1軸(X軸)、第3軸(Z軸)作為位置開關的輸出信號，設定參數No.6910 =1 ，No.6911 =3 ，假如當將參數No.6930=8600，No.6950=8200時，X軸在[8200,8600]區間內，信號F70.0(PSW01)為1，PMC程序中可按照該信號進行手動刀具放松的互鎖信號。

　　當然除了利用位置開關功能外，也可以使用其它方法作為互鎖信號，如使用第二參考點，設定第二參考點機械坐標，當機床處于在第二參考點位置時才能執行手動刀具放松。

　　3.3模式數據輸入功能

　　ATC換刀子程序09001 中使用了大量的宏變量，可使用模式輸入功能， 對其進行注釋， 該功能由模式菜單畫面和用戶宏程序畫面所構成。模式菜單畫面在09500 中定義，用G65 H 90 定義菜單標題，G65 H 91 定義模式

　　名;在09501 用G65 H 92 定義模式數據標題，G65 H 93 定義變量名，G65H94定義注釋。假如定義菜單標題為： “WUHANMTB”，模式名為“ATC CH”,則在09500的

　　NC程序為：

　　G65H90 P087085 Q072065 R078032 I077084 J066032;

　　圖 2 模式菜單定義

　　圖 3 用戶宏程序定義

　　G 65H91 P1 Q032032 R032065 I084067 J032067 K072032;

　　其中“P_、Q_、R_、I_、J_、K_”字符串代碼，為了使字體居中，可用空格(“32”)來代替，呈現的效果如圖2所示。

　　在09501中可定義用戶宏程序畫面，假如用戶宏程序的標題為“WZATC”，可在09501中編寫NC程序： G65H92 P087090 Q032065 R084067;另外宏變量也可定義，如當在09501中加入段程序：G65 H93 P900Q084046 R078085 I077032，則宏變量900的字符為“ T.NUM”，如圖3所示。

　　3.4 PMC讀寫窗口功能

　　在FANUC數控系統界面中“ T”代碼欄中，只能顯示編程的“ T”代碼，例如當執行“ T 0202 ”，T代碼欄顯示“202”，表明當前生效為2號刀、2號刀補;但系統重新斷電重啟后，T代碼欄為初始狀態，無內容顯示，將會給操作工帶來很大不便。部分機床廠采用七段數碼管顯示當前刀具，實際可采用PMC讀寫窗口功能來解決刀具號的顯示問題。首先設定參數No. 11320#0=1，在程序檢查畫面同時顯示“HD. T”、“NX. T”、“ T” 號;另外設定參數No.13200 # 1 =1 ，使刀具管理功能中的“HD. T”、“NX .T”的顯示來自PMC窗口的指令值。其次利用PMC讀窗口功能，將當前刀具號所對應的宏變量#900中數據取出;最后再利用PMC寫窗口功能，將當前刀具號數據寫入到HMI界面的“HD.T”一欄中。

　　P MC 中讀窗口功能指令為“ SU B51” ， 寫窗口指令為“SUB52”;讀宏變量的功能代碼為21;程序檢查畫面可以輸入主軸刀具號(“HD.T”)或者下一刀具號(“NX.T”)，功能代碼為150;在PMC中編寫PMC程序，使系統重新上電、自動換刀完成均能完成讀寫操作， 對主軸刀具號“HD.T”進行刷新顯示如圖4所示。

圖 4 PMC 讀寫窗口流程圖

　　以讀宏變量PMC程序例:公共變量#500到#999可以以浮點數的方式被讀取，若首地址為“0”，首地址數據設定讀宏變量功能為21，;在地址偏移“+4”數據中指定數據長度L=6(浮點數的數值部分用4字節存儲，指數部分用2字節存儲);在地址偏移“+6”指定要讀取的那個宏變量。

　　以在程序檢查畫面寫入數據為例: 在地址偏移“+4” 數據中設定定數據長度為4，地址偏移“+6”數據指定寫窗口到哪里，若為0，則表示寫到“HD.T”里，若為1表示寫到“NX.T”里。最終效果如圖5所示。

　　圖 5 刀具號顯示

　　4 結束語

　　圓盤式刀庫對于數控機床發展有著深遠的影響力, 本篇文章從NC零件程序編制、模式數據輸入功能等方面簡單介紹，并完成了FANUC數控系統下的ATC功能調試。