实现刀库控制功能

数控机床调试与维修

附录9：实现刀库控制功能

目录

相关知识与技能

1．与刀库相关的电气连接

2．刀库控制的相关信号及其功能 2．1 主轴准停控制信号ORCMA 2．2 宏程序所用的系统变量 2．2．1 用户宏程序输入信号 2．2．2 宏程序报警变量

2．2．3 模态信息变量（#4003、#4006） 3．宏程序调用及刀库相关系统参数

3．1 指定调用宏程序的M代码值参数PRM#6080～6089 3．2 主轴准停位置设置参数（PRM#4031） 3．3 主轴定向速度参数（PRM#4038） 3．4 换刀点设置参数（PRM#1241） 3．5 其他相关参数 4．换刀宏程序 5．PMC控制程序 思考题

实训项目3.8 实现刀库控制功能

以FANUC 0i系统加工中心或调试台为例，介绍一种通过宏程序调用实现斗笠式刀库换刀控制的方法。刀库容量为16（装16把刀），利用伺服主轴电动机的内置编码器进行定向/准停。 实训学时：10学时。 实训目的:

（1）加工中心斗笠式刀库的操作与控制程序的编制。 （2）掌握调用宏程序实现刀库控制的编程方法。 （3）掌握调用宏程序实现刀库控制的相关参数设置。 实训内容：

（1）斗笠式刀库的操作。 （2）控制刀库的宏程序设计。 （3）刀库梯形图程序的设计与调试。 （4）梯形图功能的调试。

（5）宏程序调用实现刀库控制的相关参数设置。 实训设备:

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（1）配置FANUC 0i数控系统的加工中心/综合调试台。 （2）个人计算机（PC）。

（3） FANUC公司的梯形图编辑软件（FLADDER Ⅲ 版本）。 实训要点：

（1）用FLADDER Ⅲ 软件对PMC离线编程。 （2）FANUC 0i PMC操作。

（3）FANUC 0i 系统PMC程序传输与功能调试。 （4）刀库控制用宏程序设计与加载。 （5）PMC功能指令的应用。 （6）刀库梯形图程序设计。

（7）调用宏程序控制刀库的相关参数设置。 （8）刀库控制功能验证。 实训具体要求：

（1）规范实训，按操作规范操作机床。

（2）机床工作时，严禁用手或导体去触碰各通电电器，确保人身和设备安全。 （3）操作刀库之前，必须保证机床执行手动回零操作。

（4）验证刀库功能时，可采用单程序运行模态或单独执行相关的刀库辅助功能指令（M指令）操作，密切关注机床的动作，确保刀库与主轴不撞机。

（5）具备加工中心的基本操作能力和应用水平。 （6）熟悉FANUC 0i系统参数的设置方法与操作。 组织形式：

教师：演示与指导，组织学生训练、演示、讨论与评估。

学生：根据设备数量，可在课内分组定时训练，也可预约训练，采取组长负责制，负责指导、提问与考核各组员。 相关知识与技能： 1．与刀库相关的电气连接

假设加工中心刀库的主电路如图附9-1所示。

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12141315刀库电机变压器刀库正转刀库反转松刀电磁阀刀库推出

图附9-1 刀库的主要电气连接

有关PMC的I/O接口分配地址如表附9-1所示。

表附9-1 刀库相关I/O地址分配

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 16 地址 X7.6 X7.7 X10.0 X10.1 X10.3 X10.4 X10.7 X10.5 Y6.0 Y6.1 Y6.5 Y7.6 Y6.6 Y6.7 Y6.8 信号名称 松刀到位 紧刀到位 刀库推出到位 刀库退回到位 刀库计数 刀库原定/回零 松刀 刀库电动机过载 刀库正转 刀库反转 松刀 刀库推出 三色灯(绿灯) 三色灯(红灯) 三色灯(黄灯) 说明 过载保护器触点 通过继电器带动接触器线圈 通过继电器带动接触器线圈 通过继电器带动电磁阀 通过继电器带动电磁阀 通过继电器驱动 通过继电器驱动 通过继电器驱动 表中地址为I/O LINK的“0”组地址，加工中心配置I/O Link标准键盘，如图1-1所示，其地址定义为I/O LINK的“1”组，输入的起始地址为X20，输出的起始地址为Y24。键盘的[D8]键（从上至下的第4排，从左至右的第8位）作为手动主轴准停控制键，其输入地址为X28.3，对应的按键指示灯地址为Y28.3。键盘的[D7]键（从上至下第4排、从左至右的第7位）作为手动选刀按键，其输入地

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址为X28.2，对应的按键指示灯地址为Y28.2。 2．刀库控制的相关信号及其功能

2．1 主轴准停控制信号ORCMA（G70.6）/ORARA（F45.7）

ORCMA信号用于主轴换刀或主轴还刀时的准停控制，保证刀柄不会与刀库发生撞击而损坏刀库或主轴，可通过PMC编程实现M19（主轴准停M指令）或手动主轴准停控制。与此对应的主轴准停结束信号为F45.7（ORARA），当此信号为“1”时表示主轴准停结束。

主轴准停控制用的传感器可用外部接近开关和电动机速度传感器、外部位置编码器、主轴电动机内置传感器等多种形式，参见第四部分的“实训项目4.4”所述。目前大多利用伺服主轴电动机的内置位置编码器实现。 2．2 宏程序所用的系统变量

2．2．1 用户宏程序输入信号（G54.0～G54.2）

为了实现用户宏程序调用换刀，使用三个系统变量UI000（G54.0-#1000）、UI001（G54.1-#1001）、UI002（G54.2-#1002）供宏程序与PMC间跳转控制。G54.0为“1”表示编程刀号大于等于刀库容量，G54.1为“1”时表示主轴刀号等于编程刀号（T码值），G54.2为“1”时表示编程刀号为0。 2．2．2 宏程序报警变量

FANUC 0iC系统的“#3000”变量用于宏程序报警，可在其表达式后指定不超过26个字符的报警信息。可显示报警号和报警信息，其中报警号为变量#3000的值加上3000。

例：“#3000=1（TOOL NOT FOUND）”对应屏幕上的显示为“3001 TOOL NOT FOUND” 2．2．3 模态信息变量（#4003、#4006）

系统变量#4003保存系统当前所处的编程坐标模态值G90/G91；#4006保存系统当前所用的编程单位系统G20（英制）/G21（米制）。这两个系统变量用于保护宏程序执行过程中系统的模态，在宏程序执行结束后，再恢复至系统调用宏程序前的模态。

3．宏程序调用及刀库相关系统参数

本项目采用M指令的M06调用宏程序实现刀库的换刀控制。 3．1 指定调用宏程序的M代码值参数（PRM#6080～6089）

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PRM#6080～PRM#6089分别对应调用程序号为O9020～9029的宏程序所需的M代码值。当用“M06“调用O9023宏程序时，必须将PRM#6083设为“6”。本项目中的宏程序号为O9021，所以PRM#6081设置为“6”。 3．2 主轴准停位置设置参数（PRM#4031）

当刀库调整好后，将所测主轴准停的位置数据设置在参数PRM#4031中，参数PRM#4077（定向时停止位置偏移量）设为0。当执行完主轴准停指令（M19或手动主轴准停）后，NC输出的准停结束信号（F45.7）为“1”。 3．3 主轴定向速度参数（PRM#4038）

在执行M19或手动主轴准停指令时，主轴按参数PRM#4038所设定的运转速度进行准停定向。

3．4 换刀点设置参数（PRM#1241）

一般情况下，用第二参考点作为主轴换刀或还刀点。对于立式加工中心，一般只需将刀库调整好后所测的Z轴位置数据设置在参数PRM#1241中。 3．5 其他相关参数

（1）PRM#4000.0——主轴和电动机的旋转方向设定

若使用主轴内置编码器，该参数位设为0时，表示主轴和电动机的旋转方向相同。

（2）PRM#4002.3、2、1、0——使用主轴位置编码器作为位置反馈 该参数位分别对应设置为“0、0、0、1”。 （3）PRM#4015.0——定向是否有效 该参数位设为“1”，使定向有效。

（4）PRM#4010.2、1、0——设定电动机传感器类型 使用内置位置编码器时，设为“0、0、1”。

若主轴和主轴电动机间的传动比为1：1时，PRM#4056～4059不需要设置。 4．换刀宏程序

下面提供换刀调用的宏程序例子供分析参考，例中刀库容量为16。 % O9021

；换刀宏（子）程序号 ；保存米制或英制系统

#23=#4003

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