基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的PMC軸控制技術(shù)研究

吉萍萍（濟(jì)寧市技師學(xué)院，山東濟(jì)寧 272000）

基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的PMC軸控制技術(shù)研究

吉萍萍
（濟(jì)寧市技師學(xué)院，山東濟(jì)寧 272000）

本論文進(jìn)行了刀庫(kù)的轉(zhuǎn)位控制設(shè)計(jì)，將換刀指令指定的刀套號(hào)按最小旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)至取刀位，提高了換刀效率，通過(guò)指定刀號(hào)轉(zhuǎn)至離取刀位差兩個(gè)號(hào)碼時(shí)減速，提高定位精度，研究采用計(jì)算機(jī)記憶式的選刀方式，實(shí)現(xiàn)軟件選刀功能。論文還就如何采用PMC軸實(shí)現(xiàn)五軸控制做了簡(jiǎn)單介紹，討論了PMC軸控程序的設(shè)計(jì)，提高了機(jī)床的加工效率。

數(shù)控車(chē)床 記憶式選刀 PMC軸 五軸聯(lián)動(dòng)

1 PMC軸控制技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)

數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密加工精度高，質(zhì)量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，鑒于一些控制系統(tǒng)存在系統(tǒng)專(zhuān)用性強(qiáng)、故障率高、工藝調(diào)整不方便、備件采購(gòu)困難等多方面的問(wèn)題，F(xiàn)ANUC公司又對(duì)機(jī)床進(jìn)行了改造，將部分軸控制納入PMC控制范疇，PMC軸運(yùn)動(dòng)控制主要應(yīng)用在高檔數(shù)控系統(tǒng)的刀庫(kù)、第四軸及相關(guān)輔助運(yùn)動(dòng)部件的控制。

2 PMC在刀庫(kù)轉(zhuǎn)位及隨機(jī)自動(dòng)換刀中的應(yīng)用

2.1 刀庫(kù)轉(zhuǎn)位控制應(yīng)用

加工中心在工件加工過(guò)程中，需根據(jù)加工工藝要求進(jìn)行刀具自動(dòng)換刀。數(shù)控系統(tǒng)送出T代碼指令給PMC，PMC經(jīng)譯碼等處理后，控制刀庫(kù)回轉(zhuǎn)，使指定刀號(hào)轉(zhuǎn)至取刀位，為后續(xù)的機(jī)械手自動(dòng)換刀作好了定位準(zhǔn)備。

首先動(dòng)作要求：（1）正在取刀位上的刀套編號(hào)稱(chēng)為當(dāng)前值，希望換上的刀套編號(hào)稱(chēng)為設(shè)定值。（2）刀庫(kù)盤(pán)上共有1O把刀具供選擇。（3）為提高換刀效率，要求換刀時(shí)按最小旋轉(zhuǎn)角，即小于或等于180°轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）為提高定位精度，當(dāng)指定刀號(hào)轉(zhuǎn)至離取刀位差兩個(gè)號(hào)碼時(shí)減速。其次I/0及內(nèi)部繼電器元件分配表。再次由控制要求，設(shè)計(jì)控制程序流程圖。最后根據(jù)流程圖設(shè)計(jì)梯形圖。

2.2 加工中心自動(dòng)換刀方式

加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的控制主要分為兩部分：刀庫(kù)選刀控制（T指令）和刀具交換控制（M06指令）。目前刀庫(kù)選刀一般有四種控制方式：（1）順序選刀方式：是將刀具按加工工序的順序，依次放入刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi)，刀具順序不能搞錯(cuò)。更換加工工件時(shí)，刀具在刀庫(kù)上的排列順序也要改變。（2）刀具編碼方式：采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對(duì)每把刀具進(jìn)行編碼。換刀時(shí)通過(guò)編碼識(shí)別裝置，根據(jù)換刀指令代碼，在刀庫(kù)中尋找出所需要的刀具。由于每一把都有自己的代碼，因而刀具可以放入刀庫(kù)的任何一個(gè)刀座中。（3）刀套編碼方式：是對(duì)刀庫(kù)各刀座預(yù)先編碼，每把刀具放入相應(yīng)刀座之后，就具有了相應(yīng)刀座的編碼，即刀具在刀庫(kù)中的位置是固定的。（4）計(jì)算機(jī)記憶隨機(jī)換刀方式：這種方式的特點(diǎn)是刀具號(hào)和刀座號(hào)對(duì)應(yīng)地記憶在計(jì)算機(jī)地存儲(chǔ)器或可編程控制器的存儲(chǔ)器中，不論刀具放在哪個(gè)地址，都始終記憶它的蹤跡，這樣刀具可以任意取出，任意送回。

3 FANUC系統(tǒng)PMC軸的控制程序設(shè)計(jì)

3.1 PMC軸的控制要求

圖1 PMC軸控制要求動(dòng)作圖

在本實(shí)例中，要求有4個(gè)CNC控制軸和1個(gè)固定動(dòng)作的PMC軸（本文定為W軸）。本論文僅談PMC軸的控制程序設(shè)計(jì)。控制要求如圖1所示。

（1）要求W軸參考點(diǎn)到上返向點(diǎn)的速度和距離可用CNC程序修改。（2）暫停時(shí)間可用D參數(shù)修改。（3）往復(fù)速度和距離可用CNC程序修改。（4）往復(fù)速度面板可調(diào)。

根據(jù)圖1，確定其數(shù)據(jù)傳送順序如下：（1）傳送W軸零位到A點(diǎn)的指令（01H）、速度（Vb）和距離（Sa）。（2）傳送到達(dá)A點(diǎn)后的暫停指令（04H）暫停時(shí)間（ta）。（3）傳A點(diǎn)到B點(diǎn)的指令（01H）速度（Vb）和距離（Sb）。（4）傳送到達(dá)B點(diǎn)后的暫停指令（04H、暫停時(shí)間（tb）。（5）傳送B點(diǎn)到A點(diǎn)的速（-Vb）和距離（-Sb）。（6）M29指令動(dòng)作后，傳送W軸回零指令。

其中，AB點(diǎn)之間為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，M28起動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，M29終止其往復(fù)運(yùn)動(dòng)并執(zhí)行回零，本應(yīng)用實(shí)例中暫停時(shí)間（ta）由D參數(shù)修改。

3.2 PMC軸的指令數(shù)據(jù)傳送

我們從FANUC 0MC系統(tǒng)的連接功能手冊(cè)中可查得PMC軸的指令數(shù)據(jù)傳送要求，當(dāng)命令［1］執(zhí)行完成后，數(shù)據(jù)傳送如下：命令［2］→執(zhí)行緩沖器，命令［3］→等待緩沖器，命令［4］→輸入緩沖器。命令［2］起動(dòng)執(zhí)行后，命令［5］可傳送到CNC中。

3.3 采用PMC軸實(shí)現(xiàn)五軸控制

要用一臺(tái)立式加工中心在圓錐面上加工凸輪運(yùn)動(dòng)曲線槽，必須用五軸聯(lián)動(dòng)的加工中心才能實(shí)現(xiàn)。若VD63立式加工中心（FANUC 0i系統(tǒng)）上增加第4和第5軸，就能實(shí)現(xiàn)要求。具體內(nèi)容為：采用FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)4數(shù)控軸加一PMC軸的方案實(shí)現(xiàn)五軸控制，把工件裝卡在一個(gè)特殊位置，再用C軸和Y軸的插補(bǔ)完成錐面凸輪運(yùn)動(dòng)曲線的加工，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠，解決了圓錐面的加工問(wèn)題。其實(shí)，0i數(shù)控系統(tǒng)所具有的G7.1圓筒插補(bǔ)就是解決一個(gè)直線單位與一個(gè)角度單位軸插補(bǔ)的指令，有了圓筒插補(bǔ)功能，我們就可以直接按照?qǐng)D紙上C軸的角度單位編程，免去上述把C軸角度轉(zhuǎn)換成直線單位的換算，這樣就更加方便了。圓筒插補(bǔ)指令是加工圓筒面上曲線的一種特殊指令，用它來(lái)編制圓錐面凸輪運(yùn)動(dòng)曲線，雖然兩者都是相同的一個(gè)直線軸與一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸插補(bǔ)，但圓筒面展開(kāi)后是矩形，而圓錐面展開(kāi)則是扇形，因此按圓筒插補(bǔ)編制圓錐面曲線是有誤差的，不過(guò)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚恚梢园颜`差控制在最小，也能滿足零件加工的精度。

4 結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)數(shù)控機(jī)床PMC軸控制進(jìn)行分析，包括自動(dòng)換刀控制、PMC軸控制要求和數(shù)據(jù)指令傳送，介紹了數(shù)控PMC軸控制的發(fā)展趨勢(shì)，并采用PMC軸實(shí)現(xiàn)五軸控制，在此期間介紹PMC在刀庫(kù)轉(zhuǎn)位及隨機(jī)自動(dòng)換刀中的應(yīng)用和控制過(guò)程，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程使我獲益匪淺。

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