三通道機(jī)床自動(dòng)上下料控制方法應(yīng)用

李 健 石江勇

（武漢華中數(shù)控股份有限公司，湖北武漢430000）

0 引言

三通道機(jī)床[1]由兩個(gè)加工通道與一個(gè)機(jī)械手通道組成，兩個(gè)加工通道分別有兩個(gè)加工工位，機(jī)械手負(fù)責(zé)四個(gè)工位的自動(dòng)取放料，從而提高機(jī)械手的利用率。由于機(jī)械手與機(jī)床由同一數(shù)控系統(tǒng)控制，系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大增加，適合大批量生產(chǎn)。

1 框架式宏程序控制方法

目前，三通道機(jī)床在大多數(shù)情況下是一種特殊的需求，框架程序能很好地支持這種需求，首先，它可以在不修改用戶(hù)G代碼、不修改軟件算法的情況下完成通道之間的通信，還可以再擴(kuò)展為多工位，并且可以實(shí)現(xiàn)多工位獨(dú)立刀補(bǔ)等功能。

框架程序與用戶(hù)程序的關(guān)系及區(qū)別如圖1所示，從裝機(jī)到客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始加工，中間要經(jīng)過(guò)數(shù)次調(diào)機(jī)的過(guò)程，為了避免機(jī)床調(diào)試人員及操作人員誤操作，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，需將框架程序設(shè)置為用戶(hù)不可見(jiàn)，只對(duì)擁有管理員權(quán)限的高級(jí)應(yīng)用工程師開(kāi)放。

圖1 框架程序示意圖

從用戶(hù)的角度來(lái)看，用戶(hù)完全不會(huì)感覺(jué)到框架程序的存在，只需在用戶(hù)程序中完成刀具軌跡部分即可。一些陣列、工件補(bǔ)償?shù)墓δ茉诳蚣艹绦蛑幸炎詣?dòng)調(diào)用，并且這些功能所需的參數(shù)會(huì)用更加友好的用戶(hù)界面呈現(xiàn)在用戶(hù)面前。

2 單工位流程

圖2僅僅是整個(gè)工作流程中的一部分，這種多通道多工位的控制方法的主要特點(diǎn)就是各個(gè)通道是異步的，沒(méi)有固定流程，整個(gè)過(guò)程完全靠各個(gè)標(biāo)記進(jìn)行協(xié)調(diào)。系統(tǒng)變量作為各個(gè)通道、工位通信的紐帶，它會(huì)單獨(dú)存儲(chǔ)每個(gè)工位的有料、取料標(biāo)記，機(jī)床通過(guò)有料標(biāo)記判斷該工位是否需要加工，機(jī)械手通過(guò)取料標(biāo)記判斷是否需要取料。如果有多個(gè)工位，則按照工位順序依次運(yùn)行。標(biāo)記狀態(tài)說(shuō)明如表1所示。

圖2 單工位加工機(jī)械手換料順序圖

表1 取/放料標(biāo)記狀態(tài)圖

3 通道框架程序

框架程序如下[2]：

%11為通道1的框架程序，第1行通過(guò)WHILE指令進(jìn)行循環(huán)，#53520與#53524分別是取料槽數(shù)與取料槽總數(shù)，#53530與#53535分別是放料槽數(shù)和放料槽總數(shù)，機(jī)械手每次從取料槽拿出一片玻璃，則取料槽數(shù)加1，加工完后放入放料槽，然后放料槽數(shù)加1。當(dāng)取料槽數(shù)達(dá)到總數(shù)時(shí)，說(shuō)明取料槽中毛坯料已取完，放料槽數(shù)達(dá)到總數(shù)時(shí)，說(shuō)明放料槽已裝滿(mǎn)，出現(xiàn)這兩種情況時(shí)，都不能繼續(xù)加工。

第2行，通過(guò)IF指令判斷工位一上是否被機(jī)械手放料，機(jī)械手取毛坯放在工位一上時(shí)，會(huì)將#50015設(shè)置為1，工位一上料加工完畢時(shí)，會(huì)將#50015設(shè)置為0，所以當(dāng)#50015為1時(shí)，說(shuō)明工位一上的毛坯已準(zhǔn)備好，處于待加工狀態(tài)。

第3行，“G115 L6 P8”指令是調(diào)用用戶(hù)的程序，使機(jī)床開(kāi)始加工工件，該指令不是標(biāo)準(zhǔn)指令，但功能類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)指令的“M98 P_”。

第4行是機(jī)床回到參考點(diǎn)指令，便于機(jī)械手來(lái)取料，也便于移動(dòng)到工位二加工。

第5行，#50018是待取料標(biāo)記，機(jī)械手檢測(cè)到該標(biāo)記為1后，會(huì)過(guò)來(lái)取走該工位的料放入成品倉(cāng)，如果原料倉(cāng)還有毛坯料，還會(huì)為該工位換上一片新的毛坯料，等待加工。

第6行，#50015即前文所述有料標(biāo)記，在毛坯加工成成品后，需清除該標(biāo)記。

經(jīng)過(guò)上述步驟，完成了工位一的加工，然后進(jìn)入工位二的加工，流程與工位一基本一致，唯一不同的是工件坐標(biāo)系。工位二的工件坐標(biāo)系是在工位一的基礎(chǔ)上建立的局部坐標(biāo)系，在工位二加工完后還需取消局部坐標(biāo)系。工位二在加工完畢后，需設(shè)置對(duì)應(yīng)工位的取料標(biāo)記為1，并清除加工標(biāo)記。

通道二與通道一的加工過(guò)程一致，僅僅所使用的變量不同。這種控制方法對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)還有一定要求：所有的軸移動(dòng)都不能使工作臺(tái)移動(dòng)，工作臺(tái)必須是相對(duì)地面靜止的。這樣工件無(wú)論在機(jī)械手的坐標(biāo)系中還是在機(jī)床的坐標(biāo)系中都是靜止的，保證機(jī)床和機(jī)械手互不干涉。另外，對(duì)機(jī)床精度有一定要求，因?yàn)楣の灰慌c工位二間隔了一段距離，如果機(jī)床在兩個(gè)地方運(yùn)動(dòng)的精度不一致，則會(huì)對(duì)補(bǔ)償造成一定的麻煩。

4 結(jié)語(yǔ)

這種三通道機(jī)床能極大地提高產(chǎn)能，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)十分明顯。框架程序的方案可擴(kuò)展性較好，也是目前三通道機(jī)床控制方案中比較穩(wěn)定的方案，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。目前，采用該方案的數(shù)控系統(tǒng)已在數(shù)個(gè)大型生產(chǎn)車(chē)間使用，未來(lái)類(lèi)似的多通道機(jī)床還有很大的需求空間。