數(shù)控滾齒機(jī)中刀具的保護(hù)

李清

（中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪公司設(shè)備動(dòng)能部，山西 大同 037000）

引言

滾齒機(jī)的主要功能是刀軸與工件軸的絕對(duì)同步，不同的速比會(huì)加工出不同齒數(shù)模數(shù)的齒輪。在加工過(guò)程中刀軸與工件軸必須始終保持恒定的速比，以確保各種齒輪的加工，否則將會(huì)出現(xiàn)亂齒，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成刀具的損壞，給公司帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控滾齒機(jī)已非常普及。四軸以上的數(shù)控滾通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)刀具與工件的EGB同步，由編來(lái)實(shí)現(xiàn)齒輪的各種工藝要求，提高了自動(dòng)化生產(chǎn)水平及生產(chǎn)效率。實(shí)際使用中有的數(shù)控滾齒機(jī)存在打刀的現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)勘察分析發(fā)現(xiàn)，在滾齒過(guò)程中，工件軸失去了與刀具軸同步功能的控制，轉(zhuǎn)速下降甚至工件軸停轉(zhuǎn)，而刀具軸不停造成工件廢損及刀具損壞。鑒于這種情況的，我們提出增加并完善刀具急退功能，即在工件軸轉(zhuǎn)速降低時(shí)，刀軸緊急后退至安全位置，以保護(hù)刀具，同時(shí)也可減少工件的廢損，保障半成品齒輪的二次加工。

1 原理分析

工件軸速度設(shè)定門檻值（標(biāo)準(zhǔn)值），實(shí)際轉(zhuǎn)速高于門檻值時(shí)，即認(rèn)為電子齒輪同步功能仍然存在，低于門檻值時(shí)，則認(rèn)為同步功能已經(jīng)喪失，機(jī)床自動(dòng)退刀于一個(gè)安全位置。以FANUC 0i—MC系統(tǒng)為例，說(shuō)明實(shí)現(xiàn)該功能的具體思路與技術(shù)方法。

通過(guò)系統(tǒng)的窗口功能讀取工件軸轉(zhuǎn)速的實(shí)際值，PMC實(shí)時(shí)監(jiān)控工件軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)速度值的差值，在工件實(shí)際轉(zhuǎn)速低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，給系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)中斷信號(hào)，系統(tǒng)在接收到中斷信號(hào)后，調(diào)用一個(gè)中斷宏程序，將刀具進(jìn)給軸退到安全位置，并使系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警。

2 工件軸速度實(shí)際值的獲取

系統(tǒng)PMC提供了很多窗口功能，利用讀取各軸實(shí)際速度值的代碼為26的窗口功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)工件軸實(shí)際速度值的讀取，并存儲(chǔ)于指定的D地址中，再通過(guò)PMC各種指令對(duì)實(shí)際值進(jìn)行比較，以輸出中斷信號(hào)。

PMC讀取各軸實(shí)際速度值的窗口功能應(yīng)用如圖1：

輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成：

圖1 讀取各軸實(shí)際速度值功能輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成

設(shè)定軸實(shí)際速度值的控制數(shù)據(jù)地址為D100，則實(shí)際速度值的存儲(chǔ)地址為D110-D113，自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)為F0.5，主軸速度到達(dá)信號(hào)為F45.3，則PMC控制梯形圖編制如圖2：

圖2 讀取各軸速度值功能的PMC控制程序

說(shuō)明：

1）在程序自動(dòng)運(yùn)行以及主軸（刀具軸）速度到達(dá)后開(kāi)啟讀取功能；

2）定義窗口功能為讀取各軸實(shí)際速度值功能，功能序號(hào)為26，并確定實(shí)際值D數(shù)據(jù)操作區(qū)的首地址為D100；

3）定義結(jié)束代碼（可以不設(shè)定）；

4）定義數(shù)據(jù)長(zhǎng)度工資L=4，4個(gè)字節(jié)；

5）定義數(shù)據(jù)屬性n=4，n為控制軸，4為C軸；

6）執(zhí)行各軸速度實(shí)際值讀取功能，讀取結(jié)束信號(hào)為R150.2，并將數(shù)據(jù)存于D110-D113中；

7）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；

8）實(shí)際轉(zhuǎn)速低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，R9000.1置1，產(chǎn)生中斷信號(hào)及報(bào)警信號(hào)。

3 中斷型用戶宏程序功能的應(yīng)用

見(jiàn)圖3，在執(zhí)行程序時(shí)，來(lái)自機(jī)床的中斷輸入信號(hào)（uint）可以調(diào)用另一個(gè)程序。該功能稱為中斷型用戶宏程序功能。

中斷型用戶宏程序功能允許在程序執(zhí)行期間在任一程序段調(diào)用另一個(gè)程序。這就可使程序根據(jù)隨時(shí)變化的條件實(shí)時(shí)地運(yùn)行。

1）當(dāng)檢測(cè)到刀具的異常狀態(tài)時(shí)，用外部信號(hào)啟動(dòng)異常過(guò)程的處理；

2）加工運(yùn)行的順序由另一個(gè)加工操作中斷而不取消現(xiàn)在的運(yùn)行；

3）以固定的間隔，讀取與現(xiàn)在加工有關(guān)的信息。

以上所敘為中斷型用戶宏程序功能中的適應(yīng)控制應(yīng)用。

轉(zhuǎn)而執(zhí)行由P××××指令的程序。在M97指定后，中斷信號(hào)（UINT，在圖中用*標(biāo)記）的輸入被忽略。并且，在中斷程序執(zhí)行期間，不得輸入中斷信號(hào)。

FANUC系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)定：

1）中斷型用戶宏程序功能格式指定中斷指令：

M96 P0000；用戶宏程序中斷有效

M97；用戶宏程序中斷無(wú)效

2）用戶宏程序中斷控制的M代碼

在一般情況下，用戶宏程序中斷由M96和M9控制。但是，這些代碼可能已被某些機(jī)床制造廠用于其它用途（例如，M功能或宏程序M代碼調(diào)用）。由于這個(gè)原因，可用MPR（參數(shù)6 003的4位）設(shè)定用戶宏程序中斷控制的M代碼。

當(dāng)設(shè)定該參數(shù)指定用M代碼調(diào)用中斷型宏程序時(shí)，應(yīng)將M代碼設(shè)在參數(shù)6 033和6 034中：在參數(shù)6 033中設(shè)定使用戶宏程序中斷有效的M代碼，而在參數(shù)6 034中設(shè)定使用戶宏程序中斷無(wú)效的M代碼。

3）對(duì)用戶宏程序的中斷信號(hào)unit《G53.3》進(jìn)行處理，如圖4所示。

圖4 用戶宏程序的中斷信號(hào)

其中R0.0是內(nèi)部繼電器，我們可以通過(guò)外部按鈕信息變量及報(bào)警信息等系列情況，來(lái)觸發(fā)R0.0線圈，從而使中斷信號(hào)G53.3在所需要的條件下得以實(shí)現(xiàn)。

4）對(duì)用戶宏程序的參數(shù)設(shè)定

主要設(shè)定參數(shù)：MUS、MCY、MSB、MPR、TSE、MIN及MSK等。

4 中斷程序在主程序中的應(yīng)用

在主程序中，首先定義電子齒輪同步參數(shù)，并啟動(dòng)刀具主軸。當(dāng)主軸速度到達(dá)后開(kāi)啟中斷控制功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控工件軸的實(shí)際速度。當(dāng)工藝程序執(zhí)行完畢后取消中斷功能。主程序及中斷宏程序編制如下：

主程序O1001；

G90M98G80；

G00X180.0Z315.0;

G81T37Q4.375L1P0;

M03S200;

M96P0051;

滾齒程序；

M97;

回原點(diǎn)及輔助功能結(jié)束；

M02;

中斷宏程序O9011；

G91G00X-20;

#1100=1;

M99;

5 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)兩臺(tái)經(jīng)常發(fā)生打刀的YK3132CNC4型四軸數(shù)控滾齒機(jī)的控制LADDAR程序及加工程序進(jìn)行了急退功能完善實(shí)施后，通過(guò)三個(gè)月的使用監(jiān)控，在工件軸速度異常時(shí)，刀具軸能夠急退至安全位置，有效地保障了刀具避免廢損，效果良好，可以再同類機(jī)型中推廣。