肖 斌

（江鈴汽車股份有限公司，江西南昌 330001）

0 引言

數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行加工程序前，首先調(diào)用指定的刀具防錯(cuò)子程序，進(jìn)行刀具基本幾何尺寸判別，滿足設(shè)定條件則繼續(xù)向下執(zhí)行，不符合設(shè)定條件程序?qū)⒁恢毖h(huán)運(yùn)行，不斷從數(shù)控系統(tǒng)刀具列表中讀取刀具信息，并顯示報(bào)警信息，提醒操作人員該把刀具基本幾何尺寸輸入錯(cuò)誤，需操作人員重新核對(duì)，直到輸入的刀具基本幾何尺寸正確為止，數(shù)控機(jī)床才能正常運(yùn)行加工程序，防錯(cuò)程序時(shí)序如圖1 所示。

圖1 防錯(cuò)程序時(shí)序

1 基本理論介紹

西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)多品種、復(fù)雜內(nèi)容加工，可以編寫?yīng)毩⒌淖映绦虿⒃谥鞒绦蛑姓{(diào)用該子程序，這樣完全相同的加工內(nèi)容只需要編寫一個(gè)子程序，刀補(bǔ)自動(dòng)防錯(cuò)功能就是這樣一個(gè)子程序。執(zhí)行該子程序時(shí)，需要進(jìn)行4 個(gè)步驟：①子程序中的變量，能夠從數(shù)控系統(tǒng)中，讀取到當(dāng)前刀具列表中有效的刀具基本幾何尺寸；②在子程序中進(jìn)行刀具幾何尺寸的比較運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；③子程序根據(jù)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行有條件程序跳轉(zhuǎn)；④跳出子程序或顯示錯(cuò)誤信息，如果存在尺寸錯(cuò)誤，子程序無限循環(huán)判斷，直到運(yùn)算結(jié)果為真，跳出子程序。

下面針對(duì)西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)，介紹編程時(shí)所必需的編程指令和系統(tǒng)參數(shù)。

（1）從刀庫(kù)列表中讀取當(dāng)前有效的刀具參數(shù)，主要通過讀取系統(tǒng)變量的途徑來實(shí)現(xiàn)，在西門子數(shù)控系統(tǒng)中可以通過系統(tǒng)變量$TC_DP3～$TC_DP11 來表示刀具幾何變量，除了用于物理磨損量（$TC_DP12～$TC_DP20）的參數(shù)外，每個(gè)幾何參數(shù)可以分配最多6 個(gè)磨損量（$TC_SCP1y～$TC_SCP6y），和最多6 個(gè)設(shè)置值（$TC_ECP1y～$TC_ECP6y）。其中通過“$TC_DP3［t，d］”讀取刀具的長(zhǎng)度信息，“$TC_DP6［t，d］”讀取刀具的半徑信息。

（2）有條件程序跳轉(zhuǎn)，在西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)中，引導(dǎo)有條件判斷的指令通過條件關(guān)鍵詞IF，其完整指令有如下3 種形式：①IF（條件表達(dá)式）GOTOB 描述跳轉(zhuǎn)目標(biāo)；②IF（條件表達(dá)式）GOTOF 描述跳轉(zhuǎn)目標(biāo)；③IF（條件表達(dá)式）GOTO/GOTOC 描述跳轉(zhuǎn)目標(biāo)。

如果判斷表達(dá)式的邏輯返回值為真，即滿足所限定的條件時(shí)，程序?qū)?zhí)行跳轉(zhuǎn)指令，GOTOB 程序向后跳轉(zhuǎn)至目標(biāo)標(biāo)簽，即指往加工程序開始方向跳轉(zhuǎn)；GOTOF 程序向前跳轉(zhuǎn)至目標(biāo)標(biāo)簽即指往加工程序結(jié)束方向跳轉(zhuǎn)；GOTO 程序帶目標(biāo)查詢跳轉(zhuǎn)指令，先往前，然后向后，首先往程序結(jié)束方向，然后往程序開始方向；GOTOC 跳轉(zhuǎn)指令帶目標(biāo)查找跳轉(zhuǎn)，如果判斷邏輯返回值為假，即不滿足限定條件，則程序往下繼續(xù)執(zhí)行。

（3）比較運(yùn)算、邏輯運(yùn)算。等于為==，大于為＞，小于為＜，大于或者等于為＞=，小于或者等于為＜=，與為AND，或?yàn)镺R，非為NOT，異或?yàn)閄OR。

在算術(shù)表達(dá)式中，可以給變量賦值，不同類型的變量賦值不同，當(dāng)變量名由字母或值由常數(shù)構(gòu)成時(shí)，變量名與值之間必須寫“=”，如果變量名是單個(gè)字母，并且值僅由一個(gè)常數(shù)構(gòu)成，則可以不寫“=”符號(hào)，允許使用符號(hào)，分割符在變量字母之后。常用的比較函數(shù)有：int、real、bool、char 型變量，char 型變量通常比較代碼的值；axis、string、frame 型變量，可以是等于或不等于，也可以在同步動(dòng)作中，用作運(yùn)算string 型變量，比較運(yùn)算結(jié)果有true或false。

對(duì)于刀具補(bǔ)償值的判斷條件往往不止一項(xiàng)，為了能夠使限制值更加嚴(yán)謹(jǐn)和安全，一般需要限定最大值和最小值，所以通常采用運(yùn)算符OR 來判斷連接條件判斷的表達(dá)式。每一個(gè)邏輯運(yùn)算都有優(yōu)先等級(jí)，在運(yùn)算表達(dá)式中，當(dāng)一個(gè)運(yùn)算表達(dá)式的優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，則運(yùn)算從左向右執(zhí)行，當(dāng)運(yùn)算表達(dá)式的優(yōu)先級(jí)不同時(shí)，高一級(jí)的運(yùn)算，要優(yōu)先去被執(zhí)行。在算術(shù)表達(dá)式中，可以使用圓括號(hào)來區(qū)分表達(dá)式中的運(yùn)算順序，就不用考慮原先普通的優(yōu)先運(yùn)算規(guī)則。

（4）GETT 指令給刀具名確定T 號(hào)，這個(gè)指令提供了設(shè)置刀具參數(shù)必需的T 編號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)中的刀具名稱通常是已知的，如果存在幾個(gè)刀具名稱，則數(shù)控系統(tǒng)傳回最有可能的刀具T 編號(hào)為-1，刀具名稱或第二編號(hào)也可以不分配。

（5）顯示錯(cuò)誤報(bào)警信息，可以在PCU 屏幕上方顯示報(bào)警信息，顯示的可編程信息指令是“MSG（信息）”，信息模態(tài)，在下一個(gè)信息排在隊(duì)列之前，信息都是有效的，不能顯示的字符，會(huì)以二進(jìn)制或十六進(jìn)制的常量接收到字符串中，程序結(jié)尾通過M00 指令來中斷程序執(zhí)行。

2 編程舉例及說明

刀具補(bǔ)償防錯(cuò)程序示例如下：

3 國(guó)內(nèi)外技術(shù)對(duì)比

（1）外置對(duì)刀儀與數(shù)控系統(tǒng)直接交換數(shù)據(jù)。操作人員在外置對(duì)刀儀上檢測(cè)，測(cè)量出刀具的基本尺寸參數(shù)直接傳入到數(shù)控系統(tǒng)中，但該方案需對(duì)刀儀與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行總線通信，外置對(duì)刀儀需進(jìn)行設(shè)備改造，需使用中間存儲(chǔ)單元當(dāng)做媒介，一般采用DNC 作為中間存儲(chǔ)單元，因此該方案改造投資成本大。

（2）物理性防錯(cuò)。在數(shù)控機(jī)床的夾具上找一個(gè)固定位置，加一個(gè)對(duì)刀樣塊，操作人員每次更換完刀具后，將刀調(diào)到主軸上，然后走程序?qū)⒌毒唛_到到對(duì)刀樣塊位置，操作人員用塞尺測(cè)量刀具與對(duì)刀樣塊中間的間隙，從而計(jì)算出刀具的基本尺寸是否符合要求，該方案同樣存在主軸或夾具被撞的風(fēng)險(xiǎn)，如果輸入錯(cuò)誤的刀具尺寸，主軸上的刀具將直接撞擊對(duì)刀樣塊或夾具，造成設(shè)備故障、主軸精度降低等。

（3）數(shù)控設(shè)備內(nèi)置對(duì)刀儀與外置對(duì)刀儀進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)。操作人員首先利用外置對(duì)刀儀檢測(cè)刀具，測(cè)量出刀具的尺寸參數(shù)，然后將尺寸參數(shù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)刀具列表中，數(shù)控系統(tǒng)給機(jī)床發(fā)指令，激活機(jī)床內(nèi)置對(duì)刀儀，對(duì)主軸上的刀具進(jìn)行二次校驗(yàn)，測(cè)量參數(shù)反饋給數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)程序?qū)蓚€(gè)尺寸參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，如果兩個(gè)尺寸參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)公差范圍內(nèi)，加工程序往下繼續(xù)執(zhí)行，否則報(bào)錯(cuò)，加工程序停止，該方案同樣需要投入高昂的數(shù)控機(jī)床改造費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益低。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)刀具防錯(cuò)子程序的開發(fā)應(yīng)用，降低了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作人員壓力，減少刀具尺寸參數(shù)輸入錯(cuò)誤造成的工件尺寸超差、工件報(bào)廢，間接提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免人為錯(cuò)誤的輸入刀具參數(shù)造成的撞機(jī)床事故，提高生產(chǎn)效率，給工廠創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)效益。