加工中心自動對刀儀應(yīng)用技術(shù)

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床用戶和機床設(shè)計人員追求的目標(biāo)。加工中心機床的出現(xiàn)，使得需要多種刀具、多種切削工藝的零件，可以在一臺機床上一次性自動加工完成。但是，由于刀庫中各個刀具的長度不同，需要測量其長度差，進行刀長補正。傳統(tǒng)的手動測量方法費時費力，而且存在人為測量誤差。自動對刀儀技術(shù)的應(yīng)用，可實現(xiàn)刀具長度的精準(zhǔn)測量和自動補償。

1.自動對刀儀的工作原理

一般來說，自動對刀儀可用于刀具長度測量和刀具半徑測量，本文以立式加工中心常用的刀具長度測量為例，說明對刀儀的自動測量技術(shù)。對刀儀測量刀具長度的原理是通過帶有G31的Z軸下移指令，當(dāng)?shù)都饨佑|到對刀儀的輕觸開關(guān)，其信號立即通過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，Z軸當(dāng)前的機械坐標(biāo)值通過系統(tǒng)變量讀出，再通過宏程序中的計算，將刀具長度的差值，即刀補值寫入到與刀號對應(yīng)的補償變量中。

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

圖1 SKIP接口信號圖

圖2 SKIP信號時序圖

2.自動測量用的宏程序

在對刀儀的使用中，需要實現(xiàn)兩種測量，一種是測量工件與對刀儀之間的落差值，即工件上表面與對刀儀輕觸開關(guān)之間的Z軸位移差，對于同一個工件，只需測量一次;另一種是測量各刀具的長度補償值，每個刀具都要分別進行測量。兩種測量都需要通過M代碼調(diào)用相應(yīng)的宏程序并執(zhí)行。

(1)測量工件與對刀儀之間的落差值:在MDI方式下，執(zhí)行M35指令，測量過程自動完成。

M35指令調(diào)用宏程序 O9005，其宏編程指令如下:

(2)測量各個刀具的長度補償值:在MDI方式下，執(zhí)行M36指令，測量過程自動完成。

M36指令調(diào)用宏程序 O9006，其宏編程指令如下:

3.測量準(zhǔn)備和測量方法

(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)把測量刀具能夠接觸到對刀儀輕觸開關(guān)時的機械坐標(biāo)值寫入系統(tǒng)變量:

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

(4)在MDI方式下執(zhí)行下述指令，完成各個刀具的長度測量并自動寫入對應(yīng)刀號的刀補參數(shù)。

(5)加工程序中調(diào)用刀補的指令格式:

4.自動對刀儀安全工作的保護措施

對刀儀屬于精密測量儀器，其精度和安全性對于機床來說十分重要。因此，需要采取必要的安全保護措施。

(1)為防止異常情況下被刀具撞壞，對刀儀都帶有過行程保護開關(guān)，該開關(guān)一般為常閉信號，接在數(shù)控系統(tǒng)I/O輸入點上，當(dāng)異常情況發(fā)生時，刀具接觸到保護開關(guān)并使其信號斷開，系統(tǒng)立即進入Z軸互鎖保護狀態(tài)并產(chǎn)生報警，從而避免撞壞對刀儀。

(2)與刀庫換刀宏程序一樣，對刀儀調(diào)用的宏程序也是禁止用戶修改和刪除的。為了保護此類機床制造商程序，可根據(jù)需要對下述參數(shù)進行設(shè)置。

9000～9999宏程序鎖住參數(shù):

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