刀具寿命管理功能在数控曲轴车床中的开发应用

罗 敏 周亚萍 徐春友

作者通联：湖北汽车工业学院电气工程系 湖北十堰市442002

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一、概述

刀具寿命管理就是将刀具分为若干组，每组指定相应的刀具寿命（使用时间或次数），当达到刀具寿命时，自动选用本组下一把刀具。

东风轻型发动机有限公司ZD30 曲轴生产线双刀架曲轴车床采用FANUC-0i-TTC 数控系统控制（图1），该系统为双通道数控系统，其中NC1 控制上刀架，NC2 控制下刀架。加工时，两个刀架同时协调工作，用于ZD30 发动机曲轴法兰外圆和端面、1#主轴颈、小轴端外圆等加工。下面以该曲轴车床为例，介绍FANUC 数控系统刀具寿命管理功能的具体应用。

图1 双刀架曲轴车床数控系统

二、刀具组设定宏程序设计

1.刀具分组（图2）

（1）上刀架可装12 把刀具，分成5 组刀具。1 组T9～T10，粗车法兰外圆；2 组T1～T3，车平衡块；3 组T5～T6，粗车小轴端外圆；4组T7～T8，精车小轴端和法兰端外圆；5 组T11～T12，车法兰端面。

（2）下刀架可装8 把刀具，分成3 组刀具。1 组T1～T3，车平衡块；2 组T5～T6，粗车外圆；3 组T7～T8，精车外圆。

2.刀具寿命设定

上、下刀架刀具组刀具寿命的设定宏变量分别是611#～615#和621#～623#，具体设定值见表1。

表1 刀具组寿命值宏变量

3.刀具组设定程序

刀具组设定程序的作用是为上、下刀架的每个刀具组登记刀具号、刀补号及刀具寿命值。

（1）上刀架刀具组设定程序O9171

（2）下刀架刀具组设定程序O9172

4.单独设定某刀具组的寿命

使用MDI 方式运行“ M50t Axxxx”，即可将t 刀具组的寿命改为xxxx，t 取1～5。为此，NC1中设计宏程序O9020～O9024，用M501～505 代码实现调用，NC2中设计宏程序O9020～O9022，用M501～503 代码实现调用（表2）。

三、刀具寿命管理PMC 程序设计

1.刀具更换复位接口信号

当某一刀具组内最后一把刀的寿命到时，输出“ 换刀信号TLCH”F64.0或F1064.0。更换新刀片后，将“ 刀具组号”开关拨到该刀具组，先设定“ 刀具组号选择信号TL01～TL64”G47.0～G47.6或G1047.0～G1047.6，设定值为刀具组号减1；然后按“ 刀具复位”按钮，置位“ 刀具更换复位信号TLRST”G48.7或G1048.7，清除该组全部数据，包括寿命计数、*、@ 等。随后在加工程序中再指定该刀具组，则开始选择该组中第1 把刀。NC 运行期间，不接受刀具更换复位信号。

2.刀具跳过接口信号

某一刀具在寿命到达之前，可用“ 刀具组号”开关和“刀具跳过”按钮，置位“刀具跳过信号TLSKP”G48.5或G1048.5，强行中止该刀具的使用。在此操作后，下一T 代码将选择本组内下一把刀。NC 运行期间，不接受刀具跳过信号。

3.刀具寿命管理PMC 程序

图3 是实现上述刀具更换复位与刀具跳过功能的PMC梯形图。刀具组号输入信号用X40.4～X40.7 编码输入，定义见表3。其他相关输入信号定义：X42.5——刀具组跳过；X42.6——刀具组复位；X41.0——上刀架选择；X41.1——下刀架选择。

图3 刀具更换复位与刀具跳过功能梯形图

表2 刀架刀具组寿命单独设定宏程序

表3 刀具组输入信号

四、刀具寿命管理功能系统参数设定

（1）PRM8132#0=1（使用刀具寿命管理）。

（2）PRM6800#1#0=00（16 组，每组刀具数16）。

（3）PRM6800#2=0（刀具寿命用次数定义）。

（4）PRM6800#3=1（刀具跳过期间使用刀具组信号输入）。

（5）PRM6800#4=0（刀具更换复位信号TLRST 仅消除所指定组的执行数据）。

（6）PRM6801#6=1（由G10 输入刀具寿命管理数据时，对指定组的数据进行追加改变或删除时执行存储）。

（7）PRM6803#0=0（所有组刀具寿命类型由参数PRM6800#2决定）。

（8）PRM6803#1=0（刀具寿命次数从0 到9999）。

五、刀具寿命管理功能的应用

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

（2）刀具寿命数据的显示。按[偏置/设定]→[+]→[刀具寿命]，调出刀具寿命数据画面。1 页显示两组数据，按翻页键[↓]可显示后面的刀具组，也可输入“ 组号”，按[搜索]，直接调出所需的刀具组画面（图4）。

图4 刀具寿命数据画面

目前曲轴双刀架车床刀具寿命管理已成功应用在公司ZD30 曲轴生产中，它与前期开发的自动对刀功能和工件在线测量及补偿功能组合使用，进一步提高了设备加工效率和自动化水平，较好解决了刀具人工检查效率低下的突出问题。同时也表明数控机床刀具的使用寿命最好由设备自动管理。

1 熊 辉.刀具寿命管理在数控车床上的应用.机床电器，2005（6）

2 樊 军等.FANUC 用户宏程序在刀具寿命管理中的应用.组合机床与自动化加工技术，2006（7）