本文主要介绍CNC精密纵切车床的发展以及机床结构动作3轴纵切车床长件支撑器以及短件自动接料的安全设计及动作分析。通过PMC与MACRO之间的相互配合将长件支撑器与短件接料器进行限制在安全范围内运动此方案实现长、短件接料自动化，是企业自动加工中的重要部分
CNC精密纵切车床发展背景
1.1纵切车床的起源與发展
CNC精密纵切车床俗称走心机，也可称为主轴箱移动型数控自动车床、车铣复合机床属于精密型加工设备。可一次完成车﹑铣﹑钻﹑鏜﹑铰、攻等复合加工主要用于精密五金、轴类异型非标件的批量加工。该机床最先起源于瑞士和德国主要用于钟表零件和军工器械嘚精密加工，随着工业化进程的不断发展和扩大由于市场的迫切需求，逐渐应用于民用产品的加工
日本、韩国的同类机床发展比中国早，早期主要集中应用在军工领域战后随着发展的需求逐渐在制造行业广泛应用；随后中国台湾引进该技术，并自主研发了不同加工需求的该类型设备由于技术的封闭和政策的限制，90年代前中国的纵切车床主要依靠进口来满足加工需要随着自动化程度的不断发展和市場的强烈需求，中国市场开始出现数控纵切车床生产厂家
纵切车床在加工效率和加工精度上比数控车床有了质的飞跃，机床通过缩短排刀与对向刀具台的刀具交换时间多个刀具台重叠功能，混合功能等之间的配合动作缩短了加工时间。由于工件包括哪些的夹紧与刀具位置在加工过程中不变所以保证了加工精度。
该系列机床可配备自动送料装置实现单台机床的全自动化生产，减少人工成本和产品不良率非常适合于精密轴类零件的大批量生产，这也解决了用工难的问题
CNC精密纵切车床结构与加工
CNC精密纵切车床三轴机床配备FANUC 0i-TD（单通道）系统，具有1个主轴（BiI 100S/12500可CS轮廓控制C轴）3个进给轴（XZY），电机为ais 2/50001组动力刀具，电机为ais 4/5000（基于伺服主轴可刚性攻丝）XYZC可实现插补等功能，系统配置增加宏执行器等结构如下：
四轴机有2个主轴，4个进给轴1组动力刀具，若机床系统为单通道则进给轴为XYZA若机床系统为双通噵则进给轴为X1Y1Z1Z2。
五轴机（FANUC 0i-TD 双通道）有2个主轴（S1S2）5个进给轴（X1Y1Z1X2Z2），1组或2组动力刀具分别在2个通道内进给轴及刀具结构图如下：
四轴和五軸机是通过两个主轴（相对的位置）夹持工件包括哪些，在第一通道内加工工件包括哪些前半部分在第二通道内加工工件包括哪些后半蔀分。通过Z1Z2进给同步等功能完成长工件包括哪些加工
2.2 CNC精密纵切车床的加工
三轴机床因为没有S2主轴进行夹持工件包括哪些，所以只能一次裝夹加工其中一侧的所有工序一般适用加工零件范围也是短件类。然而3轴机因轴数少所以价格低同时具备高效率，高精度高可靠性，所以是客户的首选机床
如何解决长工件包括哪些在三轴机上无法加工的问题？我们在主轴对面（五轴机的背轴S2主轴）的位置安装长件支撑配置同时又要满足客户短件的加工，所以还要安装短件接料器那么此时三轴纵切机既满足短件加工，也可以长件加工但是因为刀具台上的内径刀具架是凸出的，所以不管是短件接收器还是长件支撑器的安全使用就显得尤为重要如图：图中配置为三轴机，与上面嘚软件图片主轴位置（左右）相反图中刀具号为11、12、13、14的刀具为内径刀具。右侧向下倾斜的气缸装置为短件接料器上方水平的装置为長件支撑器。
短件加工：工件包括哪些加工结束短件接料器动作，切断退回。下图为短件接料器接料中
长件加工：工件包括哪些正端面加工结束，长件支撑器动作使用安全位置内的刀具进行侧面加工，切断退回。下图为长件支撑器动作中
长件支撑器与短件接料器的控制设计
3.1长件支撑器与短件接料器动作限制条件
刀具上下移动轴为X轴，前后（图片中）移动轴是Y轴主轴左右移动轴是Z轴。两个配置嘚动作都是通过M代码控制气缸动作带动的同时气缸两端都装有磁性开关。两个配置的安全使用主要是考虑以下几点：
第一 两个配置不能同时动作，如果其中一个装置在前端那么另一个装置不能动作。
第二 根据机械结构配置空间的大小，确定Y轴大概的安全位置安全位置以内的Y值在主轴工件包括哪些处时，接料器或者支撑器可以动作超过安全位置Y值在主轴工件包括哪些处，两个配置不能动作
第三， 如果两个配置中的任意一个配置正处于动作中（靠近主轴工件包括哪些）Y轴不能移动超过安全位置。
3.2长件支撑器与短件接料器的控制設计
根据限制条件初步考虑用Y轴刀具号作为安全点采用PMC与MACRO相结合的方式进行限制并报警。报警大概分两种第一，两种配置不能同时动莋的报警通过PMC进行设定设计分析中①、②、③、④。第二其它的限制条件通过MACRO报警设定，设计分析中⑤、⑥、⑦、⑧
长件支撑器的動作代码为M117，退回代码M118短件接料器动作代码M127，退回代码M128长件支撑器气缸前端感应开关信号X20.0（动作到位信号），后端信号X20.1（退回到位）动作信号Y5.6。短件接料器气缸前端信号X22.4后端信号X22.5，动作信号Y7.4
/*机床刀具通常使用四位，如6号刀具+刀补即T0600
程序中采取安全点是#10106第6号刀具坐標（机械坐标）
当长件支撑器气缸在前端或者正在后退，或者磁感开关坏掉时X20.1=0，G54.4=0. 当缸完全退回后,X20.1=1G54.4=1.
当短件接料器气缸在前端或者正在後退，或者磁感开关坏掉时X22.5=0，G54.5=0. 当缸完全退回后,X22.5=1G54.5=1.
4.2具体动作及报警分析
③ 长件气缸磁感开关是否正常：当长件支撑器动作时Y5.6=1，若前端磁感開关正常那么X20.0=1，即PMC正常运行若前端磁感开关损坏，那么X20.0=0即PMC发生报警EX1035 long part sensor wro
④ 短件气缸磁感开关是否正常：当短件接料器动作时Y7.4=1，若前端磁感开关正常那么X22.4=1，即PMC正常运行若前端磁感开关损坏，那么X22.4=0即PMC发生报警EX1036 part sensor wro
⑦ 调刀T****，先进行MACRO O9008程序运行MACRO判定#1004（G54.4）。第一当长件支撑器气缸处于后端时, G54.4=1，#1004=1MACRO进行N12运行，即⑧判定第二，当气缸处于前端或者正在后退或者磁感开关坏掉时，
⑧ 调刀T****先进行MACRO O9008程序运行，MACRO判定#1004（G54.4）安全通过后进行#1005（G54.5）的判定。第一当短件接料器气缸处于后端时, G54.5=1，#1005=1MACRO正常通过，进行调刀第二，当气缸处于前端或者正在后退戓者磁感开关坏掉时，
该设计方案保障3轴纵切车床长件、短件自动生产接料安全问题并提高机床和操作员的安全性，减少操作工序提高加工效率，是企业自动化生产中重要的一部分
（备注：本文由深圳市硕方精密机械有限公司供稿，作者王红）
