馬躍林

（陜西理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西漢中 723003）

數(shù)控滾齒機(jī)中刀具的保護(hù)

馬躍林

（陜西理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，陜西漢中 723003）

以FANUC0i-MD數(shù)控系統(tǒng)連接功能（軟件）為研究對(duì)象，通過(guò)數(shù)控滾齒機(jī)PMCLADDAR程序?qū)崿F(xiàn)工件軸速度的采集，通過(guò)PMC指令編程判斷工件軸實(shí)際速度與設(shè)定值比較的方法，在工件軸實(shí)際速度異常時(shí)發(fā)出中斷控制信號(hào)，使刀具進(jìn)給軸急退到安全位置，達(dá)到保護(hù)刀具并減少工件廢損的目的。這種方法可以在FANUC數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)加工中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷、產(chǎn)生中斷、自動(dòng)退刀等各種保護(hù)功能。

中小企業(yè)；刀具保護(hù)；原理分析；注意事項(xiàng)

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.43

0 概述

在數(shù)控滾齒機(jī)的使用中，必須保證滾刀-工作臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)，并且其余各軸的的運(yùn)動(dòng)精度也要得到保證。

加工不同齒數(shù)模數(shù)的齒輪需要不同的速度比。齒輪加工時(shí)，刀軸與工件軸之間的速度比是恒定的，只有恒定的速度比才能保證齒輪加工不發(fā)生亂齒現(xiàn)象，避免損壞刀具。4軸以上的數(shù)控滾齒機(jī)，可以通過(guò)對(duì)軟件的控制讓刀具與工件進(jìn)行EGB（Electronic Gear Box）同步，通過(guò)編程滿足齒輪加工所需要的各種工藝要求，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)水平及生產(chǎn)效率的提高有很大的幫助。

在對(duì)數(shù)控滾齒機(jī)使用情況的現(xiàn)場(chǎng)勘察中發(fā)現(xiàn)，工件軸和刀軸不再受同步功能的控制，轉(zhuǎn)速下降，部分工件軸發(fā)生停轉(zhuǎn)而相應(yīng)的刀具軸沒(méi)有停轉(zhuǎn)，直接導(dǎo)致刀具和工件同時(shí)廢損。對(duì)此提出的解決措施是在發(fā)生停轉(zhuǎn)現(xiàn)象時(shí)讓刀具急退，既一旦發(fā)現(xiàn)工件軸轉(zhuǎn)速降低，刀軸可以立刻后退至安全位置，這樣不僅能保護(hù)刀具，也能降低工件的損廢率，這些半成品工件之后也可以再進(jìn)行二次加工，降低損失。

1 原理分析

1.1 關(guān)于工件軸速度的標(biāo)準(zhǔn)值

滾齒機(jī)運(yùn)作時(shí)，如果工件軸比標(biāo)準(zhǔn)值高，電子齒輪同步功能就繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行控制，不采取任何措施。但實(shí)際速度一旦比標(biāo)準(zhǔn)值低，同步功能就不再存在，機(jī)床立即采取相應(yīng)措施將刀具退至安全位置保護(hù)工件和刀具。

1.2 數(shù)控滾齒機(jī)運(yùn)行中的工件軸速度實(shí)際值的獲取

在數(shù)控滾齒機(jī)系統(tǒng)PMC中有系列窗口功能供使用，其中代碼26的窗口功能是對(duì)各軸速度值進(jìn)行讀取，通過(guò)該窗口功能可以準(zhǔn)確讀取到工件軸的實(shí)際速度值，并且會(huì)將數(shù)值存儲(chǔ)在指定的位置，一般為D地址，完成后使用PMC指令比較取得的實(shí)際值，以此來(lái)達(dá)到輸出中斷信號(hào)的目的。如果將軸實(shí)際速度值的控制地址設(shè)置為D100，其存儲(chǔ)地址就應(yīng)為D100-D113，其中可以得出自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)為F0.5，主軸速度到達(dá)信號(hào)為F45.3?？梢杂每刂铺菪螆D展示（圖1）。

1.3 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，并且確定實(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（可不設(shè)定）

（4）定義數(shù)據(jù)長(zhǎng)度L=4，4個(gè)節(jié)點(diǎn)；

（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，并且將數(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）一旦發(fā)現(xiàn)實(shí)際轉(zhuǎn)速比標(biāo)準(zhǔn)值低，R9000.1就會(huì)置為1，同時(shí)中斷信號(hào)及報(bào)警信號(hào)被激發(fā)。

2 中斷型用戶宏程序功能的應(yīng)用

在進(jìn)行程序執(zhí)行時(shí)，機(jī)床發(fā)出中斷輸入信號(hào)可以對(duì)另一個(gè)程序進(jìn)行調(diào)用。這種由中斷信號(hào)調(diào)用程序的功能通常稱為中斷型用戶宏程序功能。具體效果見(jiàn)圖2。

該功能的顯著特點(diǎn)是在一個(gè)程序執(zhí)行時(shí)可以對(duì)任一程序段中的另一個(gè)程序進(jìn)行調(diào)用而不被阻止，因此在使用程序的過(guò)程中，根據(jù)各種變化條件實(shí)時(shí)地運(yùn)行，可以避免很多不必要情況的發(fā)生。

中斷型用戶宏程序功能在工件加工中的適應(yīng)控制體現(xiàn)為以下3點(diǎn)：①如果機(jī)器刀具發(fā)生異常時(shí)，外部信號(hào)可以調(diào)用另一程序?qū)Ξ惓＿^(guò)程進(jìn)行處理；②在加工運(yùn)行中，加工順序不會(huì)直接中斷，而是由另一個(gè)加工操作取代中斷，整個(gè)運(yùn)行不會(huì)直接取消；③有間隔的對(duì)與現(xiàn)在加工有所關(guān)聯(lián)的信息進(jìn)行讀取。

3 切削效果及使用注意事項(xiàng)

在加工產(chǎn)業(yè)中刀具的作用非常之大，對(duì)刀具加強(qiáng)保護(hù)不僅能提高產(chǎn)品的精度，還能提高加工質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具使用壽命。因此，在機(jī)器運(yùn)行時(shí)，必須應(yīng)該注意到一系列問(wèn)題，以減輕對(duì)刀具的損害。

（1）進(jìn)行切削加工時(shí)，刀具因?yàn)槟Σ烈蛩囟鴾囟容^高，因此必須使用乳化液對(duì)刀具進(jìn)行冷卻，并且在整個(gè)加工過(guò)程中冷卻液的供給不能中斷。

（2）刀具的安裝中必須注意清潔問(wèn)題。裝刀前必須將刀槽清理干凈后，才能將刀片安裝于刀體中。安裝完刀片后，必須檢查調(diào)刀儀，檢查刀刃軸向及徑向跳動(dòng)幅度是否在規(guī)定范圍內(nèi)。

（3）開(kāi)始加工時(shí)必須對(duì)首個(gè)螺孔進(jìn)行試切削，如果螺孔尺寸以及精度都能達(dá)到預(yù)期要求，再一次進(jìn)刀，加工其余螺孔。

（4）加工機(jī)械設(shè)備中螺紋梳刀刀片比較薄，因此在刀具安裝和使用時(shí)，不能劇烈敲擊刀片端部，刀片與刀片之間避免碰撞。

（5）數(shù)控機(jī)床務(wù)必讓專業(yè)人員安裝刀片，安裝完成后一定要有專業(yè)的負(fù)責(zé)人對(duì)機(jī)器進(jìn)行檢查，如果安裝不標(biāo)準(zhǔn)或者安裝不牢固必須重新安裝。

（6）在生產(chǎn)過(guò)程中監(jiān)督檢查人員極為重要的，因此最好成立專門(mén)的監(jiān)督體系對(duì)機(jī)械的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督，不僅可以監(jiān)督安裝拆卸人員是否工作合格，同時(shí)也能監(jiān)督機(jī)器是否正常工作，在機(jī)器發(fā)生故障時(shí)及時(shí)停止減少損失。

圖1 讀取各軸速度值功能的PMC控制程序

圖2 中斷型用戶宏程序功能

4 結(jié)語(yǔ)

滾齒機(jī)刀具的保護(hù)極為重要，應(yīng)充分利用硬件資源，通過(guò)合理的軟件結(jié)構(gòu)保證加工精度。通過(guò)對(duì)刀具的保護(hù)使用可以減少損耗，提高利潤(rùn)，通過(guò)自動(dòng)退刀對(duì)刀具和工具進(jìn)行保護(hù)，能有效解決刀具的廢損問(wèn)題，該措施的推廣，可以使更多的企業(yè)減少維修費(fèi)用。

［1］黃志剛，柯映林，王立濤.金屬切削加工的熱力耦合模型及有限元模擬研究［J］.航空學(xué)報(bào)，2014（3）：23-26.

［2］竇慶華.數(shù)控加工中刀具的選擇分析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（16）：98-98

［3］鄧文君，夏偉，周照耀，邵明，李元元.正交切削高強(qiáng)耐磨鋁青銅的有限元分析［J］.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014（3）：23-27.

［4］于淑芹.簡(jiǎn)析數(shù)控刀具的合理選用［J］.科技與企業(yè)，2014（6）：296.

［5］唐志濤，劉戰(zhàn)強(qiáng)，艾興，付秀麗.金屬切削加工熱彈塑性大變形有限元理論及關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.中國(guó)機(jī)械工程，2013（6）：67-69.

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〔編輯 李 波〕