1 引言

　　在機(jī)械加工中，刀具磨損在所難免，而刀具的磨損將使加工零件的尺寸發(fā)生變化，所以當(dāng)?shù)毒咔邢饕欢〞r(shí)間后，必須對刀具磨損值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但傳統(tǒng)的測量與補(bǔ)償操作均由人工完成。為了確保加工質(zhì)量與效率，必須減少人為的測量誤差，實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)測量與補(bǔ)償。當(dāng)監(jiān)控的磨損量達(dá)到預(yù)設(shè)值的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)退出并產(chǎn)生提示，避免被加工件尺寸超出規(guī)定的公差帶而報(bào)廢。本文主要介紹利用數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)有的跳轉(zhuǎn)功能與宏功能，達(dá)到上述目的的應(yīng)用實(shí)例。

2 自動(dòng)補(bǔ)償原理與動(dòng)作流程

　　2.1 自動(dòng)補(bǔ)償原理與特點(diǎn)

　　刀具補(bǔ)償：刀具在磨損或經(jīng)過重新刃磨后，引起刀具安裝在機(jī)床上時(shí)切削刃的位置產(chǎn)生變化，為獲得加工零件的尺寸精度，需要對刀具切削刃位置變化進(jìn)行補(bǔ)償，即按新的切削刃位置對機(jī)床的進(jìn)給切削位置尺寸參數(shù)進(jìn)行修正。人工干預(yù)的測量與補(bǔ)償：停止加丁后通過千分尺等量具測量實(shí)際丁件尺寸，并以該尺寸與圖樣尺寸之差作為修正值，手動(dòng)輸入至數(shù)控系統(tǒng)面板上相應(yīng)的刀偏中。特點(diǎn)是設(shè)備簡單，但效率低，對操作人員技術(shù)要求高。自動(dòng)完成的測量與補(bǔ)償：加工中或停止加工后，通過測量頭等自動(dòng)檢測儀器檢測刀刃實(shí)際位置。由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算并修正相應(yīng)的刀偏值。特點(diǎn)是設(shè)備要求較高，但效率高，對操作人員技術(shù)要求低。

　　2.2自動(dòng)補(bǔ)償流程圖

　　通過編制宏程序控制自動(dòng)補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作流程，實(shí)現(xiàn)刀具磨損的自動(dòng)補(bǔ)償功能，具體動(dòng)作流程如圖1所示。

3 跳轉(zhuǎn)功能

　　3.1 代碼功能

　　數(shù)控系統(tǒng)提供的G31代碼在執(zhí)行期間，若檢測到了外部跳轉(zhuǎn)信號(X3.5)，則中斷該代碼的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行下一程序段。該功能口丁用于丁件尺寸的動(dòng)態(tài)測量(如磨床)、對刀測量等。本文借助此功能，結(jié)合外部測量信號，完成刀具位置信息的采集，用以計(jì)算刀具磨損的修正值。

　　3.2 代碼格式G3l IP_F-

　　其中IP為軸移動(dòng)目標(biāo)終點(diǎn)的坐標(biāo)，F(xiàn)為軸移動(dòng)速度。

　　3.3代碼說明

　　(1)X3.5信號有效時(shí)，絕對坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)被存儲在系統(tǒng)相應(yīng)的宏變量中，同時(shí)結(jié)束G31程序段的移動(dòng)。

　　(2)為避免CNC停止軸時(shí)加減速處理的影響，G31的進(jìn)給速度應(yīng)適當(dāng)降低，以保證停止位置精度。

4 宏程序相關(guān)變量介紹

　　4.1 系統(tǒng)變量

　　系統(tǒng)變量，用于讀和寫NC內(nèi)部數(shù)據(jù)，例如刀具偏置值、當(dāng)前位置數(shù)據(jù)與模態(tài)信息等等，系統(tǒng)變量是自動(dòng)控制和通用加工程序開發(fā)的基礎(chǔ)。由于參照系統(tǒng)的不同，相關(guān)系統(tǒng)變量也有一定差別，在此僅列出與本文相關(guān)的部分變量。具體見表1。

4.2 公共變量

　　公共變量，在不同的宏程序中的意義相同，可被不同的宏程序同時(shí)分享，其中#100～#199在斷電時(shí)被初始化為NULL，#500～#999斷電記憶，直至被重新定義。

　　4.3 局部變量

　　局部變量，在同一個(gè)宏程序中，用于傳遞參數(shù)、存儲數(shù)據(jù)，例如運(yùn)算結(jié)果。當(dāng)斷電時(shí)，局部變量被初始化為NULL。調(diào)用宏程序時(shí)自變量可對局部變量賦值，實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，具體的對應(yīng)關(guān)系見表2。

5 宏程序開發(fā)實(shí)例

　　下面以測量刀具在X軸方向上的磨損值為例，說明宏程序在數(shù)控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)刀具磨損自動(dòng)測量與補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用，程序與注釋詳見表3、表40測量設(shè)備分別為GSK988T車銑復(fù)合數(shù)控系統(tǒng)，RENISHAW公司的HPMA高精度自動(dòng)對刀臂。通過宏程序控制刀具切削刃去觸發(fā)固定在機(jī)床上的對刀臂觸頭，以采集相關(guān)位置數(shù)據(jù)，用干計(jì)算刀具磨損的修正值，具有高靈敏度特點(diǎn)，避免人工測量的誤差。在測量之前先確定機(jī)床類型，然后設(shè)定測最參數(shù)，如測量位置在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)、測量過程中的最大移動(dòng)距離、測量時(shí)的移動(dòng)速度、刀具磨損極限值等。

6 結(jié)語

　　以上為筆者提出的一種基于宏程序的刀具自動(dòng)測量與補(bǔ)償設(shè)計(jì)思想，在配備有跳轉(zhuǎn)功能與外部測量信號的數(shù)控機(jī)床匕執(zhí)行本文所提供的測量宏程序，即可實(shí)現(xiàn)刀具磨損的自動(dòng)測量與補(bǔ)償功能。在降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，提高了加工與測量的精度和效率，并且可通過相關(guān)報(bào)警信號及時(shí)通知機(jī)床管理者對相關(guān)刀具進(jìn)行更換。