大連大森數(shù)控技術(shù)發(fā)展中心有限公司（遼寧 116023) 李洪波 馮明霞

在現(xiàn)代加工制造中，高效率和高精度一直是機(jī)床用戶和機(jī)床設(shè)計(jì)人員追求的目標(biāo)。加工中心機(jī)床的出現(xiàn)，使得需要多種刀具、多種切削工藝的零件，可以在一臺(tái)機(jī)床上一次性自動(dòng)加工完成。但是，由于刀庫(kù)中各個(gè)刀具的長(zhǎng)度不同，需要測(cè)量其長(zhǎng)度差，進(jìn)行刀長(zhǎng)補(bǔ)正。傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且存在人為測(cè)量誤差。自動(dòng)對(duì)刀儀技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)刀具長(zhǎng)度的精準(zhǔn)測(cè)量和自動(dòng)補(bǔ)償。

1.自動(dòng)對(duì)刀儀的工作原理

一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)對(duì)刀儀可用于刀具長(zhǎng)度測(cè)量和刀具半徑測(cè)量，本文以立式加工中心常用的刀具長(zhǎng)度測(cè)量為例，說(shuō)明對(duì)刀儀的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)。對(duì)刀儀測(cè)量刀具長(zhǎng)度的原理是通過(guò)帶有G31的Z軸下移指令，當(dāng)?shù)都饨佑|到對(duì)刀儀的輕觸開(kāi)關(guān)，其信號(hào)立即通過(guò)SKIP接口輸入數(shù)控系統(tǒng)，使得帶有G31的Z軸下移指令終止執(zhí)行，并跳躍到下一單節(jié)繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)，Z軸當(dāng)前的機(jī)械坐標(biāo)值通過(guò)系統(tǒng)變量讀出，再通過(guò)宏程序中的計(jì)算，將刀具長(zhǎng)度的差值，即刀補(bǔ)值寫入到與刀號(hào)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償變量中。

三菱M70數(shù)控系統(tǒng)的跳躍信號(hào)接口電路，如圖1所示。數(shù)控系統(tǒng)將2ms以上的輸入信號(hào)識(shí)別為有效的SKIP信號(hào)。如果使用繼電器等機(jī)械觸點(diǎn)，可能會(huì)因振顫而導(dǎo)致誤動(dòng)作，所以需要使用晶體管等半導(dǎo)體觸點(diǎn)，如圖2所示。

圖1 SKIP接口信號(hào)圖

圖2 SKIP信號(hào)時(shí)序圖

2.自動(dòng)測(cè)量用的宏程序

在對(duì)刀儀的使用中，需要實(shí)現(xiàn)兩種測(cè)量，一種是測(cè)量工件與對(duì)刀儀之間的落差值，即工件上表面與對(duì)刀儀輕觸開(kāi)關(guān)之間的Z軸位移差，對(duì)于同一個(gè)工件，只需測(cè)量一次;另一種是測(cè)量各刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償值，每個(gè)刀具都要分別進(jìn)行測(cè)量。兩種測(cè)量都需要通過(guò)M代碼調(diào)用相應(yīng)的宏程序并執(zhí)行。

(1)測(cè)量工件與對(duì)刀儀之間的落差值:在MDI方式下，執(zhí)行M35指令，測(cè)量過(guò)程自動(dòng)完成。

M35指令調(diào)用宏程序 O9005，其宏編程指令如下:

(2)測(cè)量各個(gè)刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償值:在MDI方式下，執(zhí)行M36指令，測(cè)量過(guò)程自動(dòng)完成。

M36指令調(diào)用宏程序 O9006，其宏編程指令如下:

3.測(cè)量準(zhǔn)備和測(cè)量方法

(1)登錄M代碼調(diào)用的宏程序。將O9005和O9006宏程序輸入到系統(tǒng)內(nèi)存，并設(shè)置如下參數(shù):

(2)把測(cè)量刀具能夠接觸到對(duì)刀儀輕觸開(kāi)關(guān)時(shí)的機(jī)械坐標(biāo)值寫入系統(tǒng)變量:

(3)測(cè)量工件與對(duì)刀儀之間的落差值:將主軸當(dāng)前刀具 (或刀庫(kù)中任意刀具)接觸工件上表面，然后在MDI方式下執(zhí)行M35指令，測(cè)量完畢后落差值自動(dòng)寫入系統(tǒng)變量。每次更換新的工件時(shí)，都要先用M35指令測(cè)量工件與對(duì)刀儀之間的落差值。

(4)在MDI方式下執(zhí)行下述指令，完成各個(gè)刀具的長(zhǎng)度測(cè)量并自動(dòng)寫入對(duì)應(yīng)刀號(hào)的刀補(bǔ)參數(shù)。

(5)加工程序中調(diào)用刀補(bǔ)的指令格式:

4.自動(dòng)對(duì)刀儀安全工作的保護(hù)措施

對(duì)刀儀屬于精密測(cè)量?jī)x器，其精度和安全性對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)十分重要。因此，需要采取必要的安全保護(hù)措施。

(1)為防止異常情況下被刀具撞壞，對(duì)刀儀都帶有過(guò)行程保護(hù)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)一般為常閉信號(hào)，接在數(shù)控系統(tǒng)I/O輸入點(diǎn)上，當(dāng)異常情況發(fā)生時(shí)，刀具接觸到保護(hù)開(kāi)關(guān)并使其信號(hào)斷開(kāi)，系統(tǒng)立即進(jìn)入Z軸互鎖保護(hù)狀態(tài)并產(chǎn)生報(bào)警，從而避免撞壞對(duì)刀儀。

(2)與刀庫(kù)換刀宏程序一樣，對(duì)刀儀調(diào)用的宏程序也是禁止用戶修改和刪除的。為了保護(hù)此類機(jī)床制造商程序，可根據(jù)需要對(duì)下述參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

9000～9999宏程序鎖住參數(shù):

(3)吹氣，由于對(duì)刀儀一般安裝在機(jī)床工作臺(tái)上面，容易受到切削液或加工碎屑的影響，降低測(cè)量精度，因此，務(wù)必采用帶有吹氣裝置的對(duì)刀儀(見(jiàn)宏程序中的M17/M18代碼)，使得在測(cè)量過(guò)程中，刀具接觸對(duì)刀儀輕觸開(kāi)關(guān)之前，先將開(kāi)關(guān)上面的液體或碎屑吹掉，從而保證測(cè)量精度。