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作者：張毅

     本文以某Qimate-TD系統(tǒng)數(shù)控車床為例，介紹了數(shù)控車床換刀PMC程序的應(yīng)用及其改進(jìn)。

  1  現(xiàn)有案例分析

  某Oi mate-TD系統(tǒng)數(shù)控車床采用立式四工位轉(zhuǎn)塔刀架，采用蝸桿傳動(dòng)，由定位銷進(jìn)行粗定位，由端齒盤嚙合進(jìn)行精定位。通過(guò)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)松開刀塔并進(jìn)行分度，通過(guò)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行鎖緊并定位，電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)由接觸器KM1、KM2控制。刀架的刀位由霍爾元件檢測(cè)和控制，4個(gè)刀位的信號(hào)分別為X7.0、X7.1、X7.2和X7.3，刀架電機(jī)過(guò)載保護(hù)輸入信號(hào)為X8.0。

   刀架的控制過(guò)程如下：

  (1)T功能選通。當(dāng)執(zhí)行T指令時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將刀具號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，并將該代碼存到PMC的F存儲(chǔ)區(qū)的F26中，經(jīng)過(guò)由參數(shù)3010設(shè)定的時(shí)間后，T功能選通信號(hào)(F7.3)變?yōu)?。

  (2)T指令譯碼。在PMC側(cè)，當(dāng)T功能選通信號(hào)(F7.3)變?yōu)?時(shí)通過(guò)譯碼指令( DECB)將F26中的刀具號(hào)轉(zhuǎn)換給Rl0。即當(dāng)加工程序換1號(hào)刀時(shí)，對(duì)應(yīng)的R10.1為1；當(dāng)加工程序換2號(hào)刀時(shí)，R10.2為1；當(dāng)加工程序換3號(hào)刀時(shí)，R10.3為1；以此類推。T指令譯碼PMC程序如圖1所示。

  (3)刀架正轉(zhuǎn)。X7.0～X7.3為刀架實(shí)際刀號(hào)輸出信號(hào)，當(dāng)T功能選通(F7.3=1)時(shí)，若當(dāng)前位置的刀號(hào)與加工程序的T指令刀號(hào)不一致，輸出刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)Y4.4；Y4.5為刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)互鎖；F1.1為復(fù)位信號(hào)。刀架正轉(zhuǎn)PMC程序如圖2所示。

  (4)到位檢測(cè)。刀架電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)霍爾元件檢測(cè)實(shí)際刀位信號(hào)( X7.0～X7.3)，當(dāng)與T指令刀號(hào)一致時(shí)，發(fā)出刀架到位信號(hào)（R103.0 =1），同時(shí)刀架電機(jī)停止正轉(zhuǎn)。到位檢測(cè)PMC程序如圖3所示。

  (5)刀架反轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)都艿轿恍盘?hào)(R103.0)為1、刀架電機(jī)停止正轉(zhuǎn)并在T功能選通(F7.3=1)后接通刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)(Y4.5)，刀架電機(jī)開始反轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)塔的鎖緊和定位。刀架反轉(zhuǎn)PMC程序如圖4所示。

  (6)反轉(zhuǎn)延時(shí)。經(jīng)過(guò)（反轉(zhuǎn)停止）延時(shí)定時(shí)器0001的延時(shí)（定時(shí)器0001設(shè)為1s）后，發(fā)出R103.1信號(hào)作為夾緊到位信號(hào)。反轉(zhuǎn)延時(shí)PMC程序如圖5所示。

  (7)換刀結(jié)束。夾緊到位后并且指令刀號(hào)(R10. 1～R10. 4)為1～4時(shí)，發(fā)出T功能完成信號(hào)TFIN(G5.3)。當(dāng)完成信號(hào)(G5.3)保持1的時(shí)間超過(guò)由參  數(shù)3011設(shè)定的時(shí)間TFIN(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為16 ms)時(shí)，CNC將選通信號(hào)(F7.3)設(shè)定為0。PMC在選通信號(hào)(F7.3)變?yōu)?的時(shí)刻將完成信號(hào)(G5.3)設(shè)定為0，接著CNC將F26中的代碼信號(hào)全都設(shè)定為0，T功能的順序全部完成。換刀結(jié)束PMC程序如圖6所示。

  (8)報(bào)警信息。當(dāng)電機(jī)過(guò)載保護(hù)開關(guān)(X8.0)斷開時(shí)發(fā)出電機(jī)過(guò)載報(bào)警(A0.2)，如圖7所示。

2存在問(wèn)題

  對(duì)現(xiàn)有的PMC程序分析后，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

  (1)由于該程序只對(duì)1號(hào)～4號(hào)刀進(jìn)行了響應(yīng)處理，故當(dāng)程序遇到T指令超出范圍時(shí)，PMC程序和T功能就永遠(yuǎn)無(wú)法完成，且沒(méi)有任何報(bào)警提示。

  (2)當(dāng)程序中T指令刀號(hào)與當(dāng)前刀號(hào)一致時(shí)，PMC仍執(zhí)行刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊定位，這樣容易導(dǎo)致刀架鎖死。

  (3)系統(tǒng)還缺少對(duì)整個(gè)換刀時(shí)間的控制，即當(dāng)?shù)段恍盘?hào)故障時(shí)，刀架電動(dòng)機(jī)會(huì)一直正轉(zhuǎn)尋找目標(biāo)刀號(hào)且不會(huì)停止。

3解決辦法

  由于PMC程序邏輯性較強(qiáng)、程序之間存在相互制約關(guān)系，為了解決以上存在的問(wèn)題并且盡量保留原有程序，因此作出以下修改。

3.1保留某些原有程序

  保留原來(lái)的T指令譯碼（圖1）、到位檢測(cè)（圖3）、反轉(zhuǎn)延時(shí)（圖5）的PMC程序不變。

3.2  增加以下程序

  (1)對(duì)T指令刀號(hào)進(jìn)行合法判斷。通過(guò)范圍比較指令RNGB判斷T指令刀號(hào)是否在1～4范圍之內(nèi)。若1≤F26≤4，則輸出R100. 0=1作為換刀執(zhí)行條件；否則R100.0為0，同時(shí)輸出T代碼錯(cuò)誤報(bào)警。這樣就可以避免出現(xiàn)第一個(gè)問(wèn)題。T指令合法判斷PMC程序如圖8所示。

  (2)刀架啟動(dòng)指令。當(dāng)前刀號(hào)與指令刀號(hào)不一致(R103.0=0)，同時(shí)沒(méi)有T代碼錯(cuò)誤報(bào)警、刀架故障(A0.2)和急停報(bào)警，系統(tǒng)發(fā)出換刀啟動(dòng)指令( R100. 2=1)。用換刀啟動(dòng)指令作為刀架執(zhí)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的條件，可以有效地避免程序中T指令刀號(hào)與當(dāng)前刀號(hào)一致時(shí)PMC仍執(zhí)行刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊定位；并且由于刀架故障(A0.2)信號(hào)包含了刀架過(guò)載與換刀時(shí)間過(guò)長(zhǎng)兩種情況，故可以避免第3個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)。刀架啟動(dòng)指令如圖9所示。

  (3)換刀超時(shí)處理。當(dāng)整個(gè)換刀過(guò)程超過(guò)定時(shí)器0002設(shè)定的時(shí)間后，輸出R100.3信號(hào)，如圖10所示。

3.3  需修改的程序

(1)刀架正轉(zhuǎn)程序如圖11所示。

(2)刀架反轉(zhuǎn)程序如圖12所示。

  (3)當(dāng)換刀超時(shí)(R100.3)或者刀架電機(jī)過(guò)載(X8.0=O0時(shí)輸出刀架故障報(bào)警(A0.2=1)；當(dāng)T功能選通、T代碼超出范圍（R100.0 =0）時(shí)輸出T代碼錯(cuò)誤報(bào)警(A0.3=1)。報(bào)警程序如圖13所示。

  (4)當(dāng)T指令與當(dāng)前刀號(hào)不相同時(shí)產(chǎn)生換刀啟動(dòng)指令(R100. 2=1)，直到刀號(hào)一致（R103. 0=1）并且反轉(zhuǎn)夾緊( R103. 1=1)后認(rèn)為T功能結(jié)束(G5.3=1)；當(dāng)T指令與當(dāng)前刀號(hào)相同時(shí)（R103.0=1），不產(chǎn)生換刀啟動(dòng)指令(R100. 2=0)，同樣認(rèn)為T功能結(jié)束。換刀結(jié)束程序如圖14所示。

4結(jié)束語(yǔ)

該數(shù)控機(jī)床的換刀程序經(jīng)過(guò)以上修改后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)運(yùn)行試驗(yàn)，很好地避免了文中提到的幾個(gè)方面的問(wèn)題：即當(dāng)?shù)都軣o(wú)須換刀時(shí)再也不會(huì)出現(xiàn)只反轉(zhuǎn)鎖緊的情況，同時(shí)系統(tǒng)既對(duì)無(wú)效刀號(hào)進(jìn)行了報(bào)警處理，又對(duì)整個(gè)換刀過(guò)程加上了時(shí)間控制。

 5 摘要：主要介紹了某O i mate-TD系統(tǒng)數(shù)控車床換刀PMC程序，詳細(xì)分析了PMC (Program Machine Control) 程序設(shè)計(jì)思路及其存在的問(wèn)題，并對(duì)相應(yīng)問(wèn)題提出改進(jìn)措施，最后針對(duì)具體問(wèn)題設(shè)計(jì)出了合理的PMC程序。