飛機(jī)起落架零部件數(shù)控程序防差錯(cuò)技術(shù)

何多政，郭 輝，沈 勇，許鋒國(guó)

(中航飛機(jī)起落架有限責(zé)任公司，陜西 漢中 723200)

飛機(jī)起落架大型結(jié)構(gòu)件的材料主要以附加值高的超高強(qiáng)度鋼、鈦合金等為主，加工難度大，產(chǎn)品超差、報(bào)廢時(shí)有發(fā)生，致使企業(yè)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)各類質(zhì)量事故原因進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)可知，程序調(diào)用錯(cuò)誤、刀具補(bǔ)償錯(cuò)誤和使用刀具錯(cuò)誤等是造成80%零件報(bào)廢的主要原因。一直以來(lái)被大家沿用的防止人為錯(cuò)誤的主要措施是培訓(xùn)與懲罰，雖然可以避免部分人為錯(cuò)誤，比如不熟悉操作過(guò)程、缺乏工作經(jīng)驗(yàn)和適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)指導(dǎo)所致的錯(cuò)誤，但是由于過(guò)度疲勞、人為疏忽、忘記等所造成的失誤卻很難防止。長(zhǎng)期大量實(shí)踐證明：懲罰與教育相結(jié)合的防錯(cuò)方式并不理想。消除錯(cuò)誤的最好辦法是采用防差錯(cuò)手段，從工藝設(shè)計(jì)階段就考慮到可能出現(xiàn)的操作錯(cuò)誤，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行預(yù)防，從源頭防止錯(cuò)誤和缺陷的發(fā)生，符合質(zhì)量經(jīng)濟(jì)性原則[1-3]。

1 工裝防差錯(cuò)

傳統(tǒng)工裝防差錯(cuò)是借助安裝于機(jī)床工作臺(tái)上與加工坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)固定的防錯(cuò)棒執(zhí)行預(yù)設(shè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)防止的一種工藝方法。防差錯(cuò)工裝如圖1所示。在產(chǎn)品數(shù)控加工前，調(diào)用預(yù)設(shè)防錯(cuò)子程序，刀具執(zhí)行與防錯(cuò)棒相對(duì)應(yīng)的防錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，對(duì)程序原點(diǎn)設(shè)置正確性、刀具直徑和根部R正確使用及對(duì)刀Z值正確輸入等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)與識(shí)別。根據(jù)差錯(cuò)警示具體情況進(jìn)行處理：若刀具在運(yùn)動(dòng)中直接與防錯(cuò)棒發(fā)生碰撞，表明原點(diǎn)數(shù)值錯(cuò)誤，需重新確定加工坐標(biāo)系原點(diǎn)；當(dāng)?shù)毒邎A周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中銑傷防錯(cuò)棒倒角部位時(shí)，反映了刀片(或刀具R)選用不當(dāng)；當(dāng)?shù)毒邎A周運(yùn)動(dòng)銑傷防錯(cuò)棒圓柱部位時(shí)，說(shuō)明刀具直徑選擇錯(cuò)誤；當(dāng)?shù)毒邫M向直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中銑傷防錯(cuò)棒頂面時(shí)，表明對(duì)刀Z值輸入有問題[4-5]。

2 程序防差錯(cuò)

程序防差錯(cuò)主要是通過(guò)主程序運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)用子程序記錄前階段角度、原點(diǎn)和對(duì)刀位置值的差值，在后續(xù)進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)差值比較，并通過(guò)預(yù)先設(shè)置代碼段，提示報(bào)警或中斷操作的一種防差錯(cuò)方法。

圖1 防差錯(cuò)工裝

防錯(cuò)程序模塊語(yǔ)句一般放在主程序中第1次Z軸定位(如：G90 G0 G54 Z300.)程序段之后，平移、旋轉(zhuǎn)、鏡像、比列、極坐標(biāo)和快速定位X、Y軸之前，其主要目的是刀具抬高到安全位置，防止防錯(cuò)模塊在識(shí)別當(dāng)前坐標(biāo)系及坐標(biāo)值時(shí)切傷工件。

1)FANUC系統(tǒng)防錯(cuò)程序調(diào)用：

G65 P8000 Dxx Rxx Qxx Sxx

注釋：xx為數(shù)值；Dxx為刀具直徑；Rxx為刀具圓角/刀具特質(zhì)值；Qxx為防錯(cuò)棒的直徑；Sxx為工位號(hào)。

2)SIEMENS系統(tǒng)防錯(cuò)程序調(diào)用：

SCHECK(a，b，c，d，e)

注釋：a、b、c、d、e均為數(shù)值；a為刀具直徑；b為刀具圓角/刀具特質(zhì)值；c為防錯(cuò)棒的直徑；d為防錯(cuò)棒坐標(biāo)系，一般默認(rèn)為57；e為工位號(hào)。

2.1 對(duì)稱件的程序防錯(cuò)

起落架一般為三點(diǎn)式布局，主起落架左右件對(duì)稱。因此，起落架零組件中存在大量的左、右對(duì)稱件，或是相似零件。由于程序的集中存放，在程序調(diào)用時(shí)容易出錯(cuò)，為此可根據(jù)數(shù)控加工產(chǎn)品和對(duì)應(yīng)工序，規(guī)定不可重復(fù)的順序號(hào)和機(jī)床中對(duì)應(yīng)變量的位置，在加工程序中賦予如下所示#1變量規(guī)定的順序號(hào)，在加工產(chǎn)品前，在變量#5301中賦予與程序相同的順序號(hào)，程序才能繼續(xù)執(zhí)行，否則報(bào)警退出，通過(guò)上述方式可有效降低程序錯(cuò)誤調(diào)用[6-10]。

主要防錯(cuò)程序段：

(X30283A.TXT,D20R10,THICK)

#1=50012

IF[#5301 NE #1] THEN #3000=1(PROGRAM ERROR) //將產(chǎn)品順序號(hào)50012放入指定的坐標(biāo)系的X地址中

N0001 G40 G69 G80

N0002 G00 G91 G28 Z0.

N0003 G90

…

G01X260.F1500

Y-172.

Z90.

X220.

G03X220.Y-172.I0.J-28.

%

2.2 多工位的程序防錯(cuò)

起落架復(fù)雜結(jié)構(gòu)件一般需借助轉(zhuǎn)臺(tái)、復(fù)合轉(zhuǎn)臺(tái)或機(jī)床擺頭進(jìn)行某工位銑削加工。

結(jié)構(gòu)件在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝夾加工時(shí)，首件加工坐標(biāo)原點(diǎn)(X,Y)變化由坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)值判定，工位狀態(tài)變化由機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行角度控制，并通過(guò)回轉(zhuǎn)臺(tái)角度和加工坐標(biāo)原點(diǎn)的增量方式去實(shí)現(xiàn)。批產(chǎn)過(guò)程如果坐標(biāo)原點(diǎn)和角度都無(wú)變化，則需要系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警提示，操作者進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)。

結(jié)構(gòu)件由夾具固定或擺頭加工時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)(X,Y)變化由坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)值判定，可以從加工坐標(biāo)原點(diǎn)的增量方式去獲取工位狀態(tài)，后續(xù)工位無(wú)坐標(biāo)原點(diǎn)(X,Y)變化的，需要操作者根據(jù)報(bào)警提示，操作者進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)。

通過(guò)增量智能判斷和人工確認(rèn)方式的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)加工的分類和程序的工位管理，可極大地提高產(chǎn)品加工的安全性。當(dāng)加工的零件是多工位時(shí)(如加工工位為0°、180°、90°以及特殊角度)，可以進(jìn)行參數(shù)賦值，通過(guò)條件判斷語(yǔ)句進(jìn)行工位防錯(cuò)。

主要防錯(cuò)程序段：

(X30286A.TXT,D20R10)

#1=100° //如當(dāng)零件擺放為100°工位時(shí)，需在程序中設(shè)定#1=100°，操作者還需在G58的X值中輸入100°。

IF[#1 NE #5301] THEN#3000=1(STEP ERROR) //條件判斷語(yǔ)句，條件滿足時(shí)執(zhí)行，不滿足時(shí)報(bào)警并提示錯(cuò)誤內(nèi)容。

N0001 G40 G69 G80

N0002 G00 G91 G28 Z0.

N0003 G90

G10 L2 P1 Z-566.5

G00 G54 G90

G00 G40 X190. Y200.

Z200.

S1500M03

G00 Z98.

…

注：工藝文件需明確不同工位代表的數(shù)值。

2.3 公用坐標(biāo)值輸入的程序防錯(cuò)

在零件粗加工或精加工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)操作人員常在公共坐標(biāo)系中輸入偏置量以保證X向或Y向加工尺寸，為防止輸入數(shù)值錯(cuò)誤，可根據(jù)實(shí)際加工余量，設(shè)定允許的偏移量。

公共坐標(biāo)偏移量過(guò)大檢查：

(COMMON OFFSET)

#151=ABS[#5201-1.0] //X軸偏移量檢測(cè)(設(shè)定允許誤差1 mm)；

#152=ABS[#5202-1.0] //Y軸偏移量檢測(cè)(設(shè)定允許誤差1 mm)；

IF[[#151 GE 0.0]OR[#152 GE 0.0]]GOTO1 //偏移量超差判斷；

N1 #3000=1(COMMON OFFSET ERROR) //若公共坐標(biāo)X、Y軸有一軸超差，則顯示“3001(COMMON OFFSET ERROR)”報(bào)警。

2.4 宏程序報(bào)警防錯(cuò)

宏程序報(bào)警的系統(tǒng)變量號(hào)為#3000，當(dāng)變量#3000的值為0～200時(shí)，CNC停止運(yùn)行并報(bào)警。CNC屏幕上顯示不超過(guò)26個(gè)字符的報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息，其中報(bào)警號(hào)為變量#3000的值加上3000。

#3000=1(TOOL NOT FOUND)報(bào)警屏幕上顯示：3001 TOOL NOT FOUND刀具未找到；

#3000=2(COMMON OFFSET ERROR)報(bào)警屏幕上顯示：3002 COMMON OFFSET ERROR公共坐標(biāo)偏移錯(cuò)誤；

#3000=3(STEP ERROR) 報(bào)警屏幕上顯示：3003 STEP ERROR工位錯(cuò)誤；

#3000=4(ANGLE ERROR) 報(bào)警屏幕上顯示：3004 ANGLE ERROR角度錯(cuò)誤。

3 程序防錯(cuò)案例

加工某型號(hào)零件前起落架(見圖2)時(shí)，防錯(cuò)程序采用宏程序調(diào)用子程序的方法。操作者需找正零件在機(jī)床上的加工原點(diǎn)坐標(biāo)值和防錯(cuò)工裝在機(jī)床上的坐標(biāo)值，并分別輸入G54、G59即可(注G59中的Z值為防錯(cuò)工裝在機(jī)床坐標(biāo)系的Z值相對(duì)于G54的Z值差)。

主程序：

…

G65 P8000 D30. R6. Q50.

…

防錯(cuò)子程序：

O8000 (CHECK TOOL: D_R_)

(G65 P8000 D#7 R#18 Q#17 )

N005 #101=#7 ;(DIMEN OF TOOL)

N010 #102=#18 ;(ARC OF TIP)

N015 #103=#17 ;(DIMEN OF POLE)

N020 #124=#5321-#[[#4014-53]*20+5201];

N025 #125=#5322-#[[#4014-53]*20+5202];

N030 #126=#5323

N035 #105=[#101+#103]/2 ;

G00X[#124+25.0+#101/2.0+30.0]Y#125

Z200.0

S300M03

G00Z200.0

G01Z#126F480 //對(duì)Z值的驗(yàn)證

X[#124-25.0-#101/2.0-20.]

G52 X#124 Y#125 Z#126

G00G90X-[#105+5.0] Y0.

G01 X-[21+#102*COS[45.]+[[#101-2*#102]/2]] Y0.

Z-[#102-#102*SIN[45.]+4-0.1]

G02I[[21+#102*COS[45.]]+[[#101-2*#102]/2]]//對(duì)X、Y值和刀具R的驗(yàn)證

G01 X-[#105+0.1]

Z-[#18+10.0]

G02I[#105+0.1]

G00Z200.

G52 X0. Y0. Z0.

G00Z200.

G91G00G28Z0.

G90

M99

%

圖2 某型號(hào)零件前起落架加工

程序運(yùn)行過(guò)程中，按防錯(cuò)程序段分別進(jìn)行了程序原點(diǎn)，刀具直徑、根部R及Z值輸入等信息的正確性判斷，未發(fā)生異常現(xiàn)象，程序軌跡符合預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)。程序防差錯(cuò)可有效防止人為操作過(guò)失，進(jìn)一步降低零件廢品率。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)控加工人為操作過(guò)失進(jìn)行分析可知：當(dāng)程序原點(diǎn)，刀具直徑、根部R及Z值等信息輸入正確時(shí)，仍會(huì)存在一些因?qū)ΨQ件程序調(diào)用、多工位角度、偏置量輸入錯(cuò)誤等造成的加工事故。為此，本文提出了切實(shí)可行的程序防錯(cuò)方法，可實(shí)現(xiàn)程序與工位或工步間關(guān)聯(lián)控制、工步或工位間的關(guān)聯(lián)管理、程序與加工方向或角度分布關(guān)聯(lián)、警示信息的過(guò)程管控等功能。并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)加工驗(yàn)證，該方法可進(jìn)一步減少數(shù)控加工過(guò)程中人為損失，減少中小機(jī)械加工企業(yè)數(shù)控加工過(guò)程中的質(zhì)量隱患。