FS-OiTC行程保護(hù)功能在數(shù)控車削加工中的妙用

■中國重汽（香港）有限公司變速箱部 （山東章丘 250220） 張玉乾

FS-OiTC行程保護(hù)功能在數(shù)控車削加工中的妙用

■中國重汽（香港）有限公司變速箱部 （山東章丘 250220） 張玉乾

摘要：在數(shù)控車削加工中，靈活使用加工程序指令G22巧妙設(shè)定加工禁區(qū)生效FS-OiTC行程保護(hù)功能，可以防止因工件過切而產(chǎn)生廢品或批量廢品事故的發(fā)生。

在數(shù)控車削加工中靈活使用加工程序指令G22巧妙設(shè)定加工禁區(qū)生效FS-OiTC行程保護(hù)功能，當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)入加工禁區(qū)時可自動阻止刀具進(jìn)入保護(hù)區(qū)，使運動軸自動減速并停止，機(jī)床報警指示燈亮起且CNC顯示ALM502、ALM503報警信息。因此，F(xiàn)SOiTC行程保護(hù)功能的巧妙使用不僅能夠防止刀具與夾具（或其他部件）的碰撞與干涉，還可以防止因工件過切而產(chǎn)生廢品或批量廢品事故的發(fā)生。

1. 存儲行程保護(hù)

FS-OiTC的存儲行程保護(hù)共有3種不同類型。①存儲行程檢查1用于限制運動軸的最大移動范圍，設(shè)定區(qū)域的外側(cè)為運動禁區(qū)。②存儲行程檢查2的禁止區(qū)域可變，它可以通過CNC的機(jī)床參數(shù)進(jìn)行定義，可以選擇內(nèi)側(cè)或外側(cè)作為禁區(qū)。③存儲行程檢查3為內(nèi)側(cè)保護(hù)，設(shè)定區(qū)域的內(nèi)部為運動禁區(qū)。

存儲行程檢查1和存儲行程檢查3需要通過CNC的機(jī)床參數(shù)予以定義；而存儲行程檢查2的禁止范圍不但可以通過機(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，且可以用CNC的加工程序指令（G22、G23）在程序中予以生效與撤銷，其中G22用于建立、改變與生效加工禁區(qū)，而G23用于撤銷加工禁區(qū)的保護(hù)功能。

G22、G23指令的編程格式如下：

G22XZIK；（建立生效加工禁區(qū)）

G23；（撤銷加工禁區(qū)1）

格式中X、Z為加工禁區(qū)的上限；I、K為加工禁區(qū)的下限。

2. 刀具偏置相關(guān)計算

在FS-OiTC中，刀具偏置由“幾何偏置”與“磨損偏置”兩部分組成。前者是根據(jù)刀具理論尺寸設(shè)定的偏置值，后者是刀具在使用過程中產(chǎn)生的磨損。刀具實際偏置值是幾何偏置與磨損偏置兩者之和。即

刀具偏置（刀具補(bǔ)償）=幾何偏置（形狀補(bǔ)償）+磨損偏置（磨耗補(bǔ)償）（1）

數(shù)控車床的刀具結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1

通過讀圖可知：S為刀尖圓弧圓心；RS為刀尖圓弧半徑；P（XP，ZP）為理論刀尖點；F（XF，ZF）為刀架相關(guān)點；（XPF，ZPF）為P點相對于F點的坐標(biāo)（即：刀具偏置）。

分析：在實際操作中，刀尖圓弧圓心S點相對于F點的位置偏移量難以直接測量，而理論刀尖點P相對于F點的位置偏移量比較容易測量。因此，一般情況下，我們先測量出理論刀尖點P與刀架參考點F之間的位置偏移量，然后根據(jù)情況來考慮是否需要再精確計算出刀尖圓弧中心S與刀架參考點F之間的位置偏移量。①理論刀尖點P的坐標(biāo)（XP，ZP）就是實際被加工零件的輪廓軌跡坐標(biāo)，該坐標(biāo)值可以從數(shù)控加工程序中直接獲得。②（XPF，ZPF）為

理論刀尖點P相對于刀架參考點F的坐標(biāo)值。

由圖1經(jīng)分析可得

{XF=XP+XPF和ZF=ZP+ZPF}（刀架參考點坐標(biāo)值是零件輪廓軌跡坐標(biāo)值與刀具偏置值兩者之和。即）

刀架參考點坐標(biāo)=零件輪廓軌跡坐標(biāo)+刀具偏置（2）

由式（1）和式（2）可得：

刀架參考點坐標(biāo)=零件輪廓軌跡坐標(biāo)+形狀補(bǔ)償+磨耗補(bǔ)償（3）

3. 宏程序變量

宏程序是FANUC系統(tǒng)的特殊功能，除了可以使用CNC編程指令外，還可以使用變量進(jìn)行編程。在FS-OiTC中，變量可以分為局部變量、公共變量和系統(tǒng)變量3類，它們通過變量號區(qū)別，各自具有不同的用途和性質(zhì)，用字符“#”以及后續(xù)的數(shù)字表示，如#1、#125、#1234等均代表變量。局部變量號為#1～#33，具有自變量傳送功能。公共變量號為：#100～#199、#500～#599。系統(tǒng)變量是指變量的用途和性質(zhì)在CNC中固定不變的變量，變量號#1000以上。利用系統(tǒng)變量，宏程序可以直接進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)、參數(shù)的讀寫與修改。經(jīng)查表可知

系統(tǒng)變量#2701～#2764對應(yīng)T01～T64指定的X軸幾何偏置（形狀補(bǔ)償）（4）

由式（3）、（4）可得：

刀架參考點坐標(biāo)=零件輪廓軌跡坐標(biāo)+(#2701～#2764)+磨耗補(bǔ)償（5）

4. 實例應(yīng)用

以加工圖2工件為例，用G22指令巧妙設(shè)定加工禁區(qū)生效FSOiTC行程保護(hù)功能，防止因工件過切而產(chǎn)生廢品（假設(shè)加工禁區(qū)上限略小于零件輪廓0.3mm）。步驟如下：

圖2

（1）功能生效設(shè)定：存儲行程檢查2功能設(shè)定（有效或無效）需要通過機(jī)床參數(shù)PRM1310 bit 0設(shè)定。設(shè)定： PRM1310 bit 0=1為有效。

（2）禁止區(qū)域設(shè)定：禁止區(qū)域（內(nèi)側(cè)或外側(cè)）需要通過機(jī)床參數(shù)PRM1300 bit 0設(shè)定。設(shè)定：PRM1300 bit 0=0為內(nèi)側(cè)禁止。

（3）X軸加工禁區(qū)上限相關(guān)數(shù)據(jù)的計算：據(jù)圖由③刀架參考點坐標(biāo)=零件輪廓軌跡坐標(biāo)+形狀補(bǔ)償+磨耗補(bǔ)償，代入數(shù)據(jù)可得：刀架參考點F相對于程序起點A的X軸坐標(biāo)為XF =XA+XFP =15+35+0=50。

（4）編程：假設(shè)加工禁區(qū)上限略小于零件輪廓0.3mm。Ⅰ直接法：

G22X49.7；（X=50-0.3=49.7）

Ⅱ公共變量法：

G22#501；（#501=50-0.3=49.7）

Ⅲ系統(tǒng)變量法：

G22[#2701+14.7]；（刀具選擇T0101；磨耗補(bǔ)償下限值為-0.3mm，工件不發(fā)生過切報警）

（5）實踐效果：實踐證明以上3種方法均能達(dá)到防止因工件過切而產(chǎn)生廢品的效果。但就實用性來說公共變量法優(yōu)于直接法，系統(tǒng)變量法操作最為簡便也最為實用。

5. 結(jié)語

（1）FS-OiTC行程保護(hù)功能在數(shù)控車削加工中的妙用，可以防止因工件過切而產(chǎn)生廢品或批量廢品事故的發(fā)生。

（2）刀架參考點坐標(biāo)＝零件輪廓軌跡坐標(biāo)+形狀補(bǔ)償系統(tǒng)變量+磨耗補(bǔ)償。

參考文獻(xiàn)：

[1] 龔仲華. FANUC-OiC數(shù)控系統(tǒng)完全應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2009.

收稿日期：（20141015）