對刀儀在數(shù)控加工中心上的應(yīng)用研究

于聯(lián)周

摘要：對刀儀作為現(xiàn)代加工背景下的產(chǎn)物，在數(shù)控加工中心使用過程中可以檢測刀長，并進行長度補償，也可進行斷刀檢測，從而保證加工產(chǎn)品的質(zhì)量。本文從對刀儀的原理進行研究，介紹了如何與數(shù)控系統(tǒng)進行連接使用，為讀者研究對刀儀在數(shù)控立式加工中心上的應(yīng)用提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：對刀儀，加工精度，長度補償

1.對刀儀的原理及分類

1.1對刀儀原理

對刀儀又稱為刀具測量儀，是用于在機床外預調(diào)中測量和調(diào)整各種數(shù)控機床切削刃徑向和軸向尺寸的測量儀器。對刀儀是由一個高精度的開關(guān)，一個高硬度及耐磨的合金面體（常用為圓柱型），及一個信號快速接口組成。合金面體是用于與刀具進行接觸，并通過安裝在其下的支撐桿，把力傳送至高精度開關(guān)，當開關(guān)移動固定的距離后，實現(xiàn)信號的觸發(fā)通斷，數(shù)控系統(tǒng)識別到信號后，對刀具的各項指標進行識別、運算、補償及存取[1]。

1.2對刀儀分類

常見對刀儀根據(jù)是否接觸可分為接觸式對刀儀及非接觸式對刀儀，根據(jù)是否可進行直徑補償可分為高度補償對刀儀及直徑補償對刀儀，其中直徑補償對刀儀均含有高度檢測功能。以上最常見的為接觸式高度補償對刀儀，本文將對該對刀儀在加工中心上的應(yīng)用進行研究。

2.對刀儀在加工中心上的應(yīng)用

2.1斷刀檢測

隨著科技的進步，產(chǎn)品性能的提高，客戶對產(chǎn)品的要求也越來越高，加工中心因具有刀庫，通過一次裝夾可以使復雜的產(chǎn)品，在多種刀具的加工下變得更容易實現(xiàn)。在加工過程中，程序段較長，換刀次數(shù)多，如前面刀具斷掉，影響后續(xù)其他刀具使用，甚至引起斷刀或工件報廢，所以，在某些重要刀具或容易斷刀的刀具上，經(jīng)常會增加簡易斷刀檢測裝置，如圖1左所示，該類斷刀檢測開關(guān)精度低，但價格低廉，應(yīng)用于只針對斷刀檢測的場合，其對應(yīng)的T型圖如圖2所示。

該類簡易斷刀檢測對應(yīng)的程序為：

O9007

GOG90G54XaYbZc;（將刀具快速移動到指定位置）

G1G91Z-2F200;（從指定位置向下移動2mm）

M10;（將限位開關(guān)通電）

G04X0.5;（暫停0.5秒識別信號）

M11;（關(guān)閉限位開關(guān)）

G91G28Z0;

M99;

2.2刀具磨損檢測及補償

在某些重要零件加工過程中，尤其是鋼件，需要實時對加工零件的刀具進行長度補償，從而達到圖紙要求的加工精度，對刀儀如圖1右所示，其原理圖如圖3所示，其接線如表1所示。

紅線與繼電器配合，接入Y3.6常開點，繼電器公共端接24V，灰線接0V，棕線、綠線接24V，橙線接入X6.7（將參數(shù)3012設(shè)置為6，默認X6.7為機臺快速跳轉(zhuǎn)點），藍線接入X6.6，當超行程后，觸發(fā)A6.2報警，其對應(yīng)T圖如圖4所示，M10為打開對刀儀，M11關(guān)閉對刀儀。

對刀儀實現(xiàn)刀具斷刀/自動補償程序如下：

O9008（TOOL-BROKEN/ABRASION-MEASUREMENT）

#101=50（X*POS*MCS）;

#102=-50（Y*POS*MCS）;

#103=-300（Z*POS*MCS）;

#109=#4120（T CODE）;

#110=130;（最長刀長）

#111=#[2200+#109];

#5323=0;（G59的Z坐標與G53保持一致）

#5203=0;

G59;

M10;

G40G49G80;

G90G53G0X#101Y#102;

G91G0Z[#103+#110];

G31Z-[#110+5]F3000;（初探）

G91G0Z3;

G31Z-5.F100;（精探）

G04X0.1;

#122=#5063;

#123=#122-#103;

#124=ABS[#111-#123];

IF[#124GT0.2]GOTO90;（斷刀檢測）

#[2200+#109]=#123;（磨損補償）

GOTO91;

N90;

G91G28Z0;

#3000=100（ATLM*TOOL*WAS*BROKEN）;

N91（FINISH）;

G91G28Z0;

M11;

M99;

2.3自動對刀

在加工中心使用過程中，經(jīng)常需要進行刀具更換，在批量換刀時，采用自動對刀功能，不但可以節(jié)約對刀時間，而且隨著對刀儀精度的不斷提升，可以大幅提高對刀的精度，目前對刀儀的精度多數(shù)維持在0.005-0.008，完全可以滿足常規(guī)使用要求。其子程序與斷刀/自動補償程序O9008相似，在其基礎(chǔ)上需要去掉以下5行即可，命名為O9009。

#124=ABS[#111-#123];

IF[#124GT0.2]GOTO90;（斷刀檢測）

N90;

G91G28Z0;

#3000=100（ATLM*TOOL*WAS*BROKEN）;

自動對刀分為兩種情況，一種為單支刀進行自動對刀補償，另一種為全體刀具進行對刀補償。在進行單支刀具測量時，可換到指定刀號后，AUTO運行O9009即可;整體刀具測量時，可應(yīng)用主程序O9010對子程序O9009進行調(diào)用，其程序如下：

O9010（AUTO-ALL-TOOL-MEASUREMENT）

M6T1;

M98P9009;

M6T2;

M98P9009;

…

M6Tn;（n為刀庫對應(yīng)的最大刀號）

M98P9009;

G91G28Z0;

M30;

3.結(jié)語

隨著科技的發(fā)展進步，對刀儀的測量精度及抗疲勞性能將會越來越高，同時，產(chǎn)品的加工精度也在不斷的提高，所以用戶對其依賴性也將愈發(fā)強烈。本文對簡易對刀儀，高精度對刀儀的在立式加工中心上的應(yīng)用進行的詳細的闡述，并提供了整套T圖及程序文件。

參考文獻：

[1]樸成道，沈文豪，尹鳳哲，咸成吉. 對刀儀在數(shù)控車床上的應(yīng)用[J]. 機床與液壓，2014（04）：35-37.