數控滾齒機中刀具的保護

李清

（中國重汽集團大同齒輪公司設備動能部，山西 大同 037000）

引言

滾齒機的主要功能是刀軸與工件軸的絕對同步，不同的速比會加工出不同齒數模數的齒輪。在加工過程中刀軸與工件軸必須始終保持恒定的速比，以確保各種齒輪的加工，否則將會出現亂齒，嚴重時會造成刀具的損壞，給公司帶來嚴重的經濟損失。

隨著數控技術的發展，數控滾齒機已非常普及。四軸以上的數控滾通過軟件控制實現刀具與工件的EGB同步，由編來實現齒輪的各種工藝要求，提高了自動化生產水平及生產效率。實際使用中有的數控滾齒機存在打刀的現象。現場勘察分析發現，在滾齒過程中，工件軸失去了與刀具軸同步功能的控制，轉速下降甚至工件軸停轉，而刀具軸不停造成工件廢損及刀具損壞。鑒于這種情況的，我們提出增加并完善刀具急退功能，即在工件軸轉速降低時，刀軸緊急后退至安全位置，以保護刀具，同時也可減少工件的廢損，保障半成品齒輪的二次加工。

1 原理分析

工件軸速度設定門檻值（標準值），實際轉速高于門檻值時，即認為電子齒輪同步功能仍然存在，低于門檻值時，則認為同步功能已經喪失，機床自動退刀于一個安全位置。以FANUC 0i—MC系統為例，說明實現該功能的具體思路與技術方法。

通過系統的窗口功能讀取工件軸轉速的實際值，PMC實時監控工件軸實際轉速與標準速度值的差值，在工件實際轉速低于標準值時，給系統發出一個中斷信號，系統在接收到中斷信號后，調用一個中斷宏程序，將刀具進給軸退到安全位置，并使系統產生報警。

2 工件軸速度實際值的獲取

系統PMC提供了很多窗口功能，利用讀取各軸實際速度值的代碼為26的窗口功能，來實現工件軸實際速度值的讀取，并存儲于指定的D地址中，再通過PMC各種指令對實際值進行比較，以輸出中斷信號。

PMC讀取各軸實際速度值的窗口功能應用如圖1：

輸入數據構成：

圖1 讀取各軸實際速度值功能輸入數據構成

設定軸實際速度值的控制數據地址為D100，則實際速度值的存儲地址為D110-D113，自動運行信號為F0.5，主軸速度到達信號為F45.3，則PMC控制梯形圖編制如圖2：

圖2 讀取各軸速度值功能的PMC控制程序

說明：

1）在程序自動運行以及主軸（刀具軸）速度到達后開啟讀取功能；

2）定義窗口功能為讀取各軸實際速度值功能，功能序號為26，并確定實際值D數據操作區的首地址為D100；

3）定義結束代碼（可以不設定）；

4）定義數據長度工資L=4，4個字節；

5）定義數據屬性n=4，n為控制軸，4為C軸；

6）執行各軸速度實際值讀取功能，讀取結束信號為R150.2，并將數據存于D110-D113中；

7）存儲數據與標準數據進行比較；

8）實際轉速低于標準值時，R9000.1置1，產生中斷信號及報警信號。

3 中斷型用戶宏程序功能的應用

見圖3，在執行程序時，來自機床的中斷輸入信號（uint）可以調用另一個程序。該功能稱為中斷型用戶宏程序功能。

中斷型用戶宏程序功能允許在程序執行期間在任一程序段調用另一個程序。這就可使程序根據隨時變化的條件實時地運行。

1）當檢測到刀具的異常狀態時，用外部信號啟動異常過程的處理；

2）加工運行的順序由另一個加工操作中斷而不取消現在的運行；

3）以固定的間隔，讀取與現在加工有關的信息。

以上所敘為中斷型用戶宏程序功能中的適應控制應用。

轉而執行由P××××指令的程序。在M97指定后，中斷信號（UINT，在圖中用*標記）的輸入被忽略。并且，在中斷程序執行期間，不得輸入中斷信號。

FANUC系統應用設定：

1）中斷型用戶宏程序功能格式指定中斷指令：

M96 P0000；用戶宏程序中斷有效

M97；用戶宏程序中斷無效

2）用戶宏程序中斷控制的M代碼

在一般情況下，用戶宏程序中斷由M96和M9控制。但是，這些代碼可能已被某些機床制造廠用于其它用途（例如，M功能或宏程序M代碼調用）。由于這個原因，可用MPR（參數6 003的4位）設定用戶宏程序中斷控制的M代碼。

當設定該參數指定用M代碼調用中斷型宏程序時，應將M代碼設在參數6 033和6 034中：在參數6 033中設定使用戶宏程序中斷有效的M代碼，而在參數6 034中設定使用戶宏程序中斷無效的M代碼。

3）對用戶宏程序的中斷信號unit《G53.3》進行處理，如圖4所示。

圖4 用戶宏程序的中斷信號

其中R0.0是內部繼電器，我們可以通過外部按鈕信息變量及報警信息等系列情況，來觸發R0.0線圈，從而使中斷信號G53.3在所需要的條件下得以實現。

4）對用戶宏程序的參數設定

主要設定參數：MUS、MCY、MSB、MPR、TSE、MIN及MSK等。

4 中斷程序在主程序中的應用

在主程序中，首先定義電子齒輪同步參數，并啟動刀具主軸。當主軸速度到達后開啟中斷控制功能，實時監控工件軸的實際速度。當工藝程序執行完畢后取消中斷功能。主程序及中斷宏程序編制如下：

主程序O1001；

G90M98G80；

G00X180.0Z315.0;

G81T37Q4.375L1P0;

M03S200;

M96P0051;

滾齒程序；

M97;

回原點及輔助功能結束；

M02;

中斷宏程序O9011；

G91G00X-20;

#1100=1;

M99;

5 結語

在對兩臺經常發生打刀的YK3132CNC4型四軸數控滾齒機的控制LADDAR程序及加工程序進行了急退功能完善實施后，通過三個月的使用監控，在工件軸速度異常時，刀具軸能夠急退至安全位置，有效地保障了刀具避免廢損，效果良好，可以再同類機型中推廣。