接觸式刀具破損檢測器BK_Mikro_9在臥式加工中心上的應用

楊坤　苗松

摘 要：切削加工中由于機械摩擦和高溫產生的刀具磨損會對產品帶來加工誤差，使用傳統的機床內刀具破損檢測器由于檢測過程在機床加工區域內部，檢測和工件加工不能同時進行。通過使用接觸式刀具破損檢測器BK_Mikro_9，可以將檢測工作放在刀庫側換刀間隙時進行，在保證了加工精度的同時節約了刀具檢測時間，從而提高了加工速度。

關鍵詞：BK_Mikro_9應用；工件測量；刀具檢測

中圖分類號：TG156 文獻標識碼：A

BK_Mikro_9系統由3個零件構成：控制器單元，連接纜線，掃描探頭。BK_Mikro_9的工作原理即簡單又智能，擺桿被掃描探頭驅動，根據機器工作節拍對物體的位置進行掃描。控制器單元比較結果和預調參數之間的差異后，經數字輸入輸出（I/O）或者走總線（Profibus或者Devicenet）傳遞一個OK或者KO（NG）信號給到機器的控制系統。任何被探測到的絕對偏差都會觸發一個即時停機信號。下面以FANUC 0I-MD系統為例來介紹接觸式刀具破損檢測器BK_Mikro_9在臥式加工中心上的應用。

1 硬件連接

安裝BK_Mikro_9時首先要調整擺桿和配重，一定要確保擺桿和配重塊是平衡狀態。在斷電情況下，如果平衡塊配重調好了，擺桿應該是可以在任意角度位置都能保持靜止的。設計安裝支架時要特別注意空間，避免掃描探頭擺動時與機床的空間干涉。電氣線路如圖2所示，按照數字輸入輸出（I/O）方式與系統連接。

2 梯圖設計

在使用BK_Mikro_9時首先要對刀庫中的每把刀具進行TEACH，既讀取刀具的初始長度值，然后將初始值保存在BK_Mikro_9中。當對刀具進行破損檢測時，BK_Mikro_9會自動比較當前測量值和初始值，當誤差超過設置范圍后BK_Mikro_9會向系統輸出KO信號，通知系統檢測的刀具已破損。整個測量過程可分為確定模式（TEACH模式或者測量模式），開始測量（系統發出START信號和二進制的刀具代碼給BK_Mikro_9），信號反饋（測量結束后將OK或者KO的比較結果返回給系統），測量結束（等待掃描探頭返回原位后發出原位信號給系統）這四個階段。本例中M54為TEACH模式啟動指令，M55為測量模式啟動指令。

3 BK_Mikro_9軟件設置

在調試BK_Mikro_9之前，必須在電腦上先安裝好隨機附帶的測量設置軟件，安裝后使用Mini USB數據線連接電腦和控制器單元。打開軟件后，在“FILE”欄下選擇”NEW”，新建立一個測量項目。然后選擇“Premium”和“Degree”，確定了這個項目為高級角度測量。

BK_Mikro_9軟件中有6個單獨的設置界面，它們的作用分別是：

Function Settings：每一把刀具的標定長度、標定公差、BK_Mikro_9的掃描強度、速度、精度、以及BK_Mikro_9的運動方式如何配合機床動作，都可以在此設定。即任意一把刀具，均可根據實際情況進行設定，想回原點給信號還是打到刀尖就給信號都可以設置。每一把刀具的標定公差都可以單獨操作放大些或縮小些。

Global Settings：可設定順時針逆時針（Rotation Direction），斷電通電后自動回原點（Power On Move），返回過程的異常是否監控（Return Travel Monitoring）等。

Output Settings：這里主要負責設定OUT端子的常開常閉，以及什么時候給輸出信號到機床，是回原點給還是在檢測位置給，以及OK/NG信號輸出狀態的延時設定。

Input Settings：這里主要負責設定IN端子的輸入內容。

Fieldbus：這里可以用于設置總線（Profibus或者Devicenet）。

Defailt Setting：這里主要用于設置OUT輸出信號的狀態。BK_Mikro_9最多有4個輸出信號。OK和KO（NG）這2個輸出對應的是Out1 Function，Out2 Function。一般Out4不需要用到，而Out3則通常用來發出HomePos信號， 當我們設置好軟件后，既可以使用M54指令TEACH每把刀具了。BK_Mikro_9會自動將TEACH的每把刀具信息建立在軟件中。當所有刀具TEACH完畢， NK_Mikro_9的設置工作就全部完成了，用戶可以在以后的加工中按需要使用M55指令進行刀具檢測。

因傳統機械方式和接觸式觸碰，BK_Mikro_9乍看不像是一個高科技產品。但正是這種方法確保了BK_Mikro_9系統的高可靠性、易使用維護、不受各種切削液，油污碎屑的影響（IP67），從而保證了BK_Mikro_9系統在臥式機床上精準穩定的長久使用。通過使用BK_Mikro_9節約了工件測量和刀具維護時間，提高了臥式加工中心的使用效率，從而實現了臥式加工中心性能的提升。

參考文獻

[1]張凱.刀具破損識別系統在Sinumerik 840D操作系統的臥式加工中心上的應用[J].金屬加工：冷加工，2012（14）：66-67.