刀具壽命管理功能在數控曲軸車床中的開發應用

羅 敏 周亞萍 徐春友

作者通聯：湖北汽車工業學院電氣工程系 湖北十堰市442002

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一、概述

刀具壽命管理就是將刀具分為若干組，每組指定相應的刀具壽命（使用時間或次數），當達到刀具壽命時，自動選用本組下一把刀具。

東風輕型發動機有限公司ZD30 曲軸生產線雙刀架曲軸車床采用FANUC-0i-TTC 數控系統控制（圖1），該系統為雙通道數控系統，其中NC1 控制上刀架，NC2 控制下刀架。加工時，兩個刀架同時協調工作，用于ZD30 發動機曲軸法蘭外圓和端面、1#主軸頸、小軸端外圓等加工。下面以該曲軸車床為例，介紹FANUC 數控系統刀具壽命管理功能的具體應用。

圖1 雙刀架曲軸車床數控系統

二、刀具組設定宏程序設計

1.刀具分組（圖2）

（1）上刀架可裝12 把刀具，分成5 組刀具。1 組T9～T10，粗車法蘭外圓；2 組T1～T3，車平衡塊；3 組T5～T6，粗車小軸端外圓；4組T7～T8，精車小軸端和法蘭端外圓；5 組T11～T12，車法蘭端面。

（2）下刀架可裝8 把刀具，分成3 組刀具。1 組T1～T3，車平衡塊；2 組T5～T6，粗車外圓；3 組T7～T8，精車外圓。

2.刀具壽命設定

上、下刀架刀具組刀具壽命的設定宏變量分別是611#～615#和621#～623#，具體設定值見表1。

表1 刀具組壽命值宏變量

3.刀具組設定程序

刀具組設定程序的作用是為上、下刀架的每個刀具組登記刀具號、刀補號及刀具壽命值。

（1）上刀架刀具組設定程序O9171

（2）下刀架刀具組設定程序O9172

4.單獨設定某刀具組的壽命

使用MDI 方式運行“ M50t Axxxx”，即可將t 刀具組的壽命改為xxxx，t 取1～5。為此，NC1中設計宏程序O9020～O9024，用M501～505 代碼實現調用，NC2中設計宏程序O9020～O9022，用M501～503 代碼實現調用（表2）。

三、刀具壽命管理PMC 程序設計

1.刀具更換復位接口信號

當某一刀具組內最后一把刀的壽命到時，輸出“ 換刀信號TLCH”F64.0或F1064.0。更換新刀片后，將“ 刀具組號”開關撥到該刀具組，先設定“ 刀具組號選擇信號TL01～TL64”G47.0～G47.6或G1047.0～G1047.6，設定值為刀具組號減1；然后按“ 刀具復位”按鈕，置位“ 刀具更換復位信號TLRST”G48.7或G1048.7，清除該組全部數據，包括壽命計數、*、@ 等。隨后在加工程序中再指定該刀具組，則開始選擇該組中第1 把刀。NC 運行期間，不接受刀具更換復位信號。

2.刀具跳過接口信號

某一刀具在壽命到達之前，可用“ 刀具組號”開關和“刀具跳過”按鈕，置位“刀具跳過信號TLSKP”G48.5或G1048.5，強行中止該刀具的使用。在此操作后，下一T 代碼將選擇本組內下一把刀。NC 運行期間，不接受刀具跳過信號。

3.刀具壽命管理PMC 程序

圖3 是實現上述刀具更換復位與刀具跳過功能的PMC梯形圖。刀具組號輸入信號用X40.4～X40.7 編碼輸入，定義見表3。其他相關輸入信號定義：X42.5——刀具組跳過；X42.6——刀具組復位；X41.0——上刀架選擇；X41.1——下刀架選擇。

圖3 刀具更換復位與刀具跳過功能梯形圖

表2 刀架刀具組壽命單獨設定宏程序

表3 刀具組輸入信號

四、刀具壽命管理功能系統參數設定

（1）PRM8132#0=1（使用刀具壽命管理）。

（2）PRM6800#1#0=00（16 組，每組刀具數16）。

（3）PRM6800#2=0（刀具壽命用次數定義）。

（4）PRM6800#3=1（刀具跳過期間使用刀具組信號輸入）。

（5）PRM6800#4=0（刀具更換復位信號TLRST 僅消除所指定組的執行數據）。

（6）PRM6801#6=1（由G10 輸入刀具壽命管理數據時，對指定組的數據進行追加改變或刪除時執行存儲）。

（7）PRM6803#0=0（所有組刀具壽命類型由參數PRM6800#2決定）。

（8）PRM6803#1=0（刀具壽命次數從0 到9999）。

五、刀具壽命管理功能的應用

（1）加工程序中刀具組的指定。T**99：開始使用刀具組**的刀具。T**88：取消刀具組**的刀具偏置。

（2）刀具壽命數據的顯示。按[偏置/設定]→[+]→[刀具壽命]，調出刀具壽命數據畫面。1 頁顯示兩組數據，按翻頁鍵[↓]可顯示后面的刀具組，也可輸入“ 組號”，按[搜索]，直接調出所需的刀具組畫面（圖4）。

圖4 刀具壽命數據畫面

目前曲軸雙刀架車床刀具壽命管理已成功應用在公司ZD30 曲軸生產中，它與前期開發的自動對刀功能和工件在線測量及補償功能組合使用，進一步提高了設備加工效率和自動化水平，較好解決了刀具人工檢查效率低下的突出問題。同時也表明數控機床刀具的使用壽命最好由設備自動管理。

1 熊 輝.刀具壽命管理在數控車床上的應用.機床電器，2005（6）

2 樊 軍等.FANUC 用戶宏程序在刀具壽命管理中的應用.組合機床與自動化加工技術，2006（7）