基于FANUC 0i-TF系统实现快速自动对刀新方法

■ 无锡机床股份有限公司 （江苏 214000） 李 毅

随着科学技术的不断发展，用户对机床的要求也越来越高。评定机床性能的指标不仅仅是在加工精度方面和人性化的操作方面，特别是更换砂轮或零件后，快速可靠的对刀方式也是评定一台机床好坏的重要考量标准。

MK1050A-CHL机床是一种气门杆加工专用数控磨床，各项加工精度指标均已达到设计要求，但是用户还希望能够提供一种更加快速可靠的自动对刀方式，尽可能地减少人工干预，提高工作效率，减少失误。通过多方案对比研究，决定试用日本FANUC公司最新推出的、拥有能够进行纳米单位精密运算的新一代先进数控系统，结果表明，基于FANUC 0i-TF数控系统不仅实现了自动快速对刀功能，定位精度高，而且针对不同用户的要求，二次开发的空间也很大。

1. 自动对刀方法

（1）原机床磨削动作分解。MK1050A-CHL机床的磨削进给动作分为快靠、快趋、粗磨1、粗磨2、精磨1、精磨2和光磨7个动作，其中光磨属于无进给磨削。当机床从磨削起始位开始磨削，根据加工工艺要求依次执行以上磨削动作，即可加工出合格尺寸的零件。快靠量、快趋量、粗磨1量、粗磨2量、精磨1量以及精磨2量的量值总和称为磨削进给总量。

（2）自动对刀法的工作方式。同用户充分研讨后，针对用户的操作习惯，设计了如下快速自动对刀法。

MK1050A-CHL机床设计成分别是调整、自动、手轮和编辑四个工作方式。调整方式时机床可以进行各种调整动作，也可以通过面板上的轴操作键，控制各轴运动。自动方式时一般执行全自动动作。手轮方式即通过电子手轮控制各轴运动，用户一般习惯于在此方式下对刀。编辑方式则主要用于程序修改。

（3）操作步骤首先是将数控系统切换到“手轮方式”。启动砂轮及导轮后，通过手轮调整砂轮进给前后位置，直至磨削出尺寸合格的产品。这个位置一般称为“磨削终点位”。长按在操作面板上新增的“自动对刀”键，数控系统自动以磨削终点位为基准向后走一个磨削进给总量，再把当前位置读出来，作为C轴磨削起始位。以后所有的磨削动作都以这个位置作为磨削起始点。完成对刀。

2. 自动对刀方法的设计

（1）人机界面的定义与开发。FANUC 0i-TF数控系统针对不同用户的要求，对操作界面可以进行二次开发。首先制作OEM操作界面（见图1）。在画面中定义“C轴磨削起始位”，对应的宏变量地址位#515（见图2）。

NC程序的设计如下：

…

N01 IF[#1005EQ1]GOTO912//NC程序中的快速口#1005，对应PMC程序中的地址位G54.5程序开始部分，判断快速口1005是否为1，是则跳转到912句。

…

N912

#160=#600+#601+#602+#603

+#604+#605

//将快靠量、快趋量、粗磨1量、粗磨2量、精磨1量、精磨2量的量值总和传入磨削进给总量#160。

N913 G54G91G01C-#160F#613//以粗磨1速反向走一个磨削进给总量#160。

G31//跳转，起缓冲功能。

N914 #515=#5041

//读出当前进给轴的实际绝对坐标位置值#5041到。#515）

N920 M61

//对应于PMC程序的位R13.1通。

M02

//程序执行结束。

（2）PMC程序的设计。

图1 FANUC系统OEM操作界面

图2 参数定义

值得一提的是，FA N U C 0i-TF数控系统要求所有自动执行的动作都必须在自动方式下执行，而用户又习惯于在手轮方式下对刀，这就必须使用一些特殊的程序处理方法，将操作方式自动切入自动方式，执行完自动对刀动作后，再自动切换到手轮方式（见图3）。

当FANUC 0i-TF数控系统在手轮方式下，面板上的手轮方式指示灯亮起，系统内部地址位R911.0通（方式状态指示灯的通断程序编写不展开描述）。通过手轮调整砂轮进给前后位置，磨削出尺寸合格的产品，确定磨削终点位。按操作面板上“自动对刀”键，地址位R900.4通。为了防止误操作，此键必须长按10s，然后才能触发位R650.1，正式起动快速自动对刀功能。

取R 6 5 1.1的上升沿信号R650.2。R655.0为R650.2的自锁信号，直到R651.1信号通，自锁解除。从PMC程序的编写可以看出，动作执行的时序上一定是R650.2先通，切换工作状态置自动状态。然后再位R651.1通，触发NC程序的启动位G7.2，执行自动状态下的NC程序。

在位R650.1通的同时，自锁信号G54.5，直到R13.1通，即NC程序中的M61执行。PMC程序中的G54.5通，对应于通道1的快速口#1005等于1。NC程序在执行时，可以以此快速口的状态判断是否要跳转执行相关快速对刀程序。

当NC程序执行到M61，PMC程序中对应的位R13.1通。R650.3为R13.1的自锁信号，直到R650.5信号通，也就是200ms后，自锁解除。位R650.4是用于切换工作状态的。为了保证NC程序已经执行完，再切换工作状态，PMC程序特意编写，在NC程序执行M61动作后100ms，位R650.4才通（见图4）。

图 3

图 4

位R650.2通，执行方式切换动作。首先触发位R200.7，解除原先工作方式的选定。然后触发G43.1和G1043.1通，G43.1是通道1的MD1位，G1043.1是通道2的MD1位。工作方式即可切换到自动方式（见图5）。工作方式与MD位之间的关系如附表所示。

图 5

工作方式与MD位之间的关系表

同样道理，位R650.4通，触发位R200.7，解除原先工作方式的选定。然后触发G43.2和G1043.2通，G43.2是通道1的MD4位，G1043.2是通道2的MD4位。工作方式即可切换到手轮方式。

工作方式 MD4 MD3 MD1编辑方式 0 1 1手轮方式 1 0 0调整方式 1 0 1自动方式 0 0 1

3. 结语

通过对原机床磨削动作分解和设计快速自动对刀工作方式的分析，结合用户习惯性的手轮方式对刀，使用了一些特殊的程序处理方法，将操作方式自动切入自动方式，执行完自动对刀动作后，再自动切换到手轮方式，获得成功。

新一代FANUC 0i-TF数控系统，能够满足定位精度高、实现快速可靠的自动对刀功能。快速可靠自动对刀方式的实现，减少了人工干预失误，提高了工作效率。

[1] 宋松，李兵. FANUC 0i系列数控系统连接调试与维修诊断 [M].北京：化学工业出版社，2010.

[2] 谭晓军. M1050A磨床的PLC改造 [J]. 机床电器，2012，39（4）：46-48.