潘喜利 孫小芳

摘要：本項(xiàng)目涉及的是一種數(shù)控機(jī)床的模擬量對(duì)刀裝置。該對(duì)刀裝置適用于數(shù)控加工設(shè)備中所使用的直刃刀具的自動(dòng)對(duì)刀。首先介紹了項(xiàng)目的需求，然后提出了裝置設(shè)計(jì)原理和具體設(shè)計(jì)方案，以及PLC程序?qū)δM信號(hào)處理，最后進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：直刃刀具;模擬量對(duì)刀;模擬信號(hào)處理

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）09-0012-01

1 項(xiàng)目簡介

目前，國內(nèi)使用的數(shù)控加工設(shè)備，通常的對(duì)刀裝置用來測量刀具的長度，采用紅外觸發(fā)探頭，再由紅外接收器發(fā)送一個(gè)開關(guān)量信號(hào)給數(shù)控系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)刀具長度的測量。而對(duì)于直刃刀具來說，它需要的是測量刀具的角度，通過紅外觸發(fā)探頭是無法完成的。如果配置專用的角度測量儀，不僅成本高，而且還要解決與數(shù)控系統(tǒng)通訊的問題。所以，利用數(shù)控系統(tǒng)的模擬量輸入接口，根據(jù)測量刀具角度模擬量的大小，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床直刃刀具的自動(dòng)對(duì)刀，是一種簡單、實(shí)用、成本低的有效對(duì)刀方法。[1]

2 裝置原理設(shè)計(jì)

如圖1所示，采用激光傳感器和宏程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)刀功能。尖直刀的角度對(duì)刀首次釆用模擬量對(duì)刀技術(shù)。尖直刀的角度對(duì)刀，是找刀刃的準(zhǔn)確角度，將激光傳感器中獲得的模擬值傳送給數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)通過比較計(jì)算，系統(tǒng)自動(dòng)記錄下刀刃在的機(jī)械坐標(biāo)的位置，自動(dòng)設(shè)定刀具角度坐標(biāo)，完成刀刃角度的自動(dòng)對(duì)刀功能。[2]

3 設(shè)計(jì)實(shí)施方案

采用基恩士IB10激光傳感器用作超聲波主軸的直刀和圓刀的基準(zhǔn)對(duì)刀。其中FU系列的傳感器用于刀具長度的基準(zhǔn)對(duì)刀，IB系列的傳感器用于直刀角度的基準(zhǔn)對(duì)刀。為完成直刀角度對(duì)刀功能，首次嘗試在數(shù)控系統(tǒng)中采用傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行刀具角度的識(shí)別。傳感器輸出的模擬信號(hào)通過HIO模擬量輸入子模塊傳送給數(shù)控系統(tǒng)，在刀具角度對(duì)刀時(shí)，系統(tǒng)首先獲取刀具在刀刃位置時(shí)的最小模擬量值，即刀具在傳感器中擋光最少的位置，再通過最小模擬量值確定刀具刀刃的位置坐標(biāo)。整個(gè)對(duì)刀過程全部由對(duì)刀宏程序來完成，在加工程序中，只需要輸入相應(yīng)的刀具號(hào)，系統(tǒng)將自動(dòng)完成刀具長度和角度的基準(zhǔn)對(duì)刀，并在系統(tǒng)中自動(dòng)地進(jìn)行設(shè)定和補(bǔ)償，不需做任何其它操作，有效地提高了加工效率。[3]

利用直刃刀在激光傳感器中擋光的多少，來確定刀刃所在的位置。將激光傳感器擋光強(qiáng)弱的模擬量值傳送到數(shù)控系統(tǒng)，再通過數(shù)控系統(tǒng)PLC程序和宏程序的處理，完成刀具角度的自動(dòng)對(duì)刀。

4 PLC程序?qū)δM信號(hào)處理

（1）獲取最小模擬量：用M35和M36分別指定為開啟和關(guān)閉獲取最小模擬量信號(hào)。開啟后，刀具旋轉(zhuǎn)半周以上，獲取模擬量最小值。

（2）刀具角度測量：用M32和M33分別指定為開啟和關(guān)閉刀具角度測量。開啟后，通過刀具旋轉(zhuǎn)角度的實(shí)時(shí)模擬量與刀刃位置模擬量最小值進(jìn)行比較判斷，獲得刀刃所在的位置。[4]

5 結(jié)語

采用模擬量刀具角度對(duì)刀方式，成本低、操作方便簡捷。已經(jīng)運(yùn)用到某飛機(jī)制造廠超聲波數(shù)控銑直刃刀具的對(duì)刀，在加工程序中，只需要輸入相應(yīng)的刀具號(hào)，系統(tǒng)將自動(dòng)完成刀具角度的基準(zhǔn)對(duì)刀，并在系統(tǒng)中自動(dòng)地進(jìn)行設(shè)定和補(bǔ)償，不需做任何其它操作，有效地提高了加工效率。[5]

參考文獻(xiàn)

[1] 馬中秋.可更換刀具超聲波切割主軸的研制[D].杭州電子科技大學(xué)，2014.

[2] 尚華峰.基于超聲波懸浮變頻調(diào)速電主軸的設(shè)計(jì)和研究[D].吉林大學(xué)，2011.

[3] 沈瑩鑌.尖形切割刀超聲波聲學(xué)系統(tǒng)研究[D].杭州電子科技大學(xué)，2013.

[4] 譚德寧，趙榮榮，等.超聲波振動(dòng)車削的設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2018（11）：69-71.

[5] 劉瑛，劉貴珍.旋轉(zhuǎn)超聲輔助電弧加工機(jī)床設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2019（2）：37-39.

Abstract：Based on the actual market demand and the ultrasonic spindle， the double spindles of 5AHP five-axis gantry NC milling machine were reformed. Firstly， the requirement of the project is introduced， then the design scheme and specific electrical configuration are put forward. Finally， the assessment target of the project is put forward.

Key words：straight edge cutter; analog tool setting; sealing tool setting device