1 研究背景

　　刀库是机床的重要组成部分，主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换;换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在，若无刀库则加工所需刀具无法事先储备;若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换，而失去降低非切削时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。

　　2 NC零件程序编制

　　CH X5 2 8 0 数控立式车铣复合机床床配有一个盘式刀库，采用伺服电机加减速机形式进行驱动，共有11 个刀位，其中T1、T3 、T6、T9为车刀夹;T2为铣刀保护盖;T4、T5、T7、T8、T10、T11为铣刀。

　　由于该机床配有对刀仪、工件测量仪占用了#500 附近刀宏变量，故自定义的宏变量应该避开该区间，以免数据冲突。另外由于每个刀具的实际尺寸各有差别，造成了每个刀位的换刀点各不相同，因此作如下定义：宏变量#911-#921为T1-T11的X轴换刀点;宏变量#931-#941

　　为T1-T11的Z轴换刀点;宏变量#951-#961为T1-T11的A轴换刀点;

　　另外也定义了其它宏变量，如换刀过程中各轴的行进路径点、定位销刀长度、快速、慢速倍率值等等。

　　NC零件程序的编写要兼顾安全性和方便型，例如在换刀开始前要判断各轴是否回参考点、是否选中了机床锁定MLK功能，如果不进行处理将很可能造成设备损坏;另

　　图 1 软操作通用开关

　　外也需要对换刀前的G代码状态、进给速率等进行暂存， 待换刀结束后恢复到换刀前的状态方便用户加工。

　　3 综合应用

　　3.1软操作面板功能

　　为了方便用户维修，刀库气动门的开启与关闭需要加入手动操作，可使用数控系统的软操作面板通用开关来实现以节省按钮。FANUC系统提供了1 6 个软操作面板，每个开关最多使用8 个半角字符来命名开关名称， 参数No.7 2 2 0 ~7 2 2 7 设定第一个通用开关的名称，参数No . 7228~ 7235，设定第二个通用开关的名称，以此类推。如该机床定义第二个通用开关刀库门的操作， 开关名称为“ TDOOR- R”, 将其对应的英文字符ASCII 码十进制数“84”、 “68”、 “79”、 “79”、“82”、“45”、“82”分别输入到参数7228~7235 中，呈现的效果如图1所示，然后可移动光标选中通用开关，执行“OFF”、“ON”操作，H MI中1 6 个通用开关状态信号通过F72 .0 ~F72 .7 (OUT0 ~OUT7 ), F74.0~F74.7(OUT8~OUT15)发送至PMC，PMC接收此信号处理机床外部气动阀。

　　3.2 位置开关功能

　　为了确保安全性，只能在机床安全位置才能执行手动刀具放松操作。为此可以使用位置开关功能，判断各轴是否处于安全位置。位置开关的最多输出个数取决于参数No.6 9 0 1 #1 ，最多扩展为1 6 点，当参数No.6910-No.6925所设定的控制轴的机械坐标处在由参数No.6930-No.6935(最大值)、No.6950-No.6965(最小值)所指定的范围内时，位置开关信号会变为1。如设定第1轴(X轴)、第3轴(Z轴)作为位置开关的输出信号，设定参数No.6910 =1 ，No.6911 =3 ，假如当将参数No.6930=8600，No.6950=8200时，X轴在[8200,8600]区间内，信号F70.0(PSW01)为1，PMC程序中可按照该信号进行手动刀具放松的互锁信号。

　　当然除了利用位置开关功能外，也可以使用其它方法作为互锁信号，如使用第二参考点，设定第二参考点机械坐标，当机床处于在第二参考点位置时才能执行手动刀具放松。

　　3.3模式数据输入功能

　　ATC换刀子程序09001 中使用了大量的宏变量，可使用模式输入功能， 对其进行注释， 该功能由模式菜单画面和用户宏程序画面所构成。模式菜单画面在09500 中定义，用G65 H 90 定义菜单标题，G65 H 91 定义模式

　　名;在09501 用G65 H 92 定义模式数据标题，G65 H 93 定义变量名，G65H94定义注释。假如定义菜单标题为： “WUHANMTB”，模式名为“ATC CH”,则在09500的

　　NC程序为：

　　G65H90 P087085 Q072065 R078032 I077084 J066032;

　　图 2 模式菜单定义

　　图 3 用户宏程序定义

　　G 65H91 P1 Q032032 R032065 I084067 J032067 K072032;

　　其中“P_、Q_、R_、I_、J_、K_”字符串代码，为了使字体居中，可用空格(“32”)来代替，呈现的效果如图2所示。

　　在09501中可定义用户宏程序画面，假如用户宏程序的标题为“WZATC”，可在09501中编写NC程序： G65H92 P087090 Q032065 R084067;另外宏变量也可定义，如当在09501中加入段程序：G65 H93 P900Q084046 R078085 I077032，则宏变量900的字符为“ T.NUM”，如图3所示。

　　3.4 PMC读写窗口功能

　　在FANUC数控系统界面中“ T”代码栏中，只能显示编程的“ T”代码，例如当执行“ T 0202 ”，T代码栏显示“202”，表明当前生效为2号刀、2号刀补;但系统重新断电重启后，T代码栏为初始状态，无内容显示，将会给操作工带来很大不便。部分机床厂采用七段数码管显示当前刀具，实际可采用PMC读写窗口功能来解决刀具号的显示问题。首先设定参数No. 11320#0=1，在程序检查画面同时显示“HD. T”、“NX. T”、“ T” 号;另外设定参数No.13200 # 1 =1 ，使刀具管理功能中的“HD. T”、“NX .T”的显示来自PMC窗口的指令值。其次利用PMC读窗口功能，将当前刀具号所对应的宏变量#900中数据取出;最后再利用PMC写窗口功能，将当前刀具号数据写入到HMI界面的“HD.T”一栏中。

　　P MC 中读窗口功能指令为“ SU B51” ， 写窗口指令为“SUB52”;读宏变量的功能代码为21;程序检查画面可以输入主轴刀具号(“HD.T”)或者下一刀具号(“NX.T”)，功能代码为150;在PMC中编写PMC程序，使系统重新上电、自动换刀完成均能完成读写操作， 对主轴刀具号“HD.T”进行刷新显示如图4所示。

图 4 PMC 读写窗口流程图

　　以读宏变量PMC程序例:公共变量#500到#999可以以浮点数的方式被读取，若首地址为“0”，首地址数据设定读宏变量功能为21，;在地址偏移“+4”数据中指定数据长度L=6(浮点数的数值部分用4字节存储，指数部分用2字节存储);在地址偏移“+6”指定要读取的那个宏变量。

　　以在程序检查画面写入数据为例: 在地址偏移“+4” 数据中设定定数据长度为4，地址偏移“+6”数据指定写窗口到哪里，若为0，则表示写到“HD.T”里，若为1表示写到“NX.T”里。最终效果如图5所示。

　　图 5 刀具号显示

　　4 结束语

　　圆盘式刀库对于数控机床发展有着深远的影响力, 本篇文章从NC零件程序编制、模式数据输入功能等方面简单介绍，并完成了FANUC数控系统下的ATC功能调试。