加工中心刀具參數自動(dòng)校對和防錯的解決方案

文/中車(chē)資陽(yáng)機車(chē)有限公司 王佳偉 秦貴忠

【內容摘要】：針對臥式加工中心刀庫位置不夠用時(shí)，手動(dòng)輸入刀具參數存在較大的錯誤風(fēng)險，設計了一套有效的刀具參數管理程序，用于刀具參數備份與檢查。

1 序言

臥式加工中心（數控操作系統：西門(mén)子840D，機床：西班牙鏜銑加工中心）作為發(fā)動(dòng)機部件加工的一種常用設備，在部件加工過(guò)程中有著(zhù)不可替代的作用。由于臥式加工中心使用過(guò)程中刀具種類(lèi)多，刀具庫用于存儲刀具的位置不夠，所以在加工不同種類(lèi)曲軸時(shí)，需手動(dòng)更換刀具庫中的刀具，刀具更換后就要重新輸入刀具參數。人工輸入刀具參數不可避免地會(huì )出錯，在實(shí)際使用時(shí)，也會(huì )因刀具參數輸錯、沒(méi)有及時(shí)發(fā)現而導致發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。

2 問(wèn)題分析

要避免出現刀具參數錯誤導致的質(zhì)量問(wèn)題，最妥當的方法就是能對刀具參數進(jìn)行自動(dòng)輸入和自動(dòng)檢查。而刀具參數的自動(dòng)讀入會(huì )造成原本正確的刀具磨損參數被覆蓋掉，如若沒(méi)有及時(shí)發(fā)現，也有可能造成質(zhì)量事故。另一種解決方案為由計算機對操作人員手動(dòng)輸入的刀具參數進(jìn)行分析對比，對刀具的參數差異進(jìn)行輸出和提示，此方案更符合現場(chǎng)的實(shí)際使用需求。

要想對刀具參數的修改分析對比，則需要由計算機對正確的刀具參數進(jìn)行備份，以及對正確刀具參數和機床中現有的刀具參數進(jìn)行比對檢查，當有問(wèn)題時(shí)及時(shí)報警或停止，并提示操作人員。

機床中的刀具參數作為實(shí)數類(lèi)型數據，如果存儲于R參數表中，則需要大量的R參數用于數據存儲，而西班牙鏜銑加工中心可使用的R參數只有99個(gè)，要想用于存儲刀具參數，則只能存儲3～4把刀具的參數，是遠遠不夠的，所以需要找尋其他的數據存儲位置。

3 解決方案

為了實(shí)現刀具參數的自動(dòng)檢查及對檢查差異數據輸出，需要開(kāi)發(fā)刀具參數備份程序、現有刀具參數與之前備份刀具參數比對檢查這兩大核心程序。

3.1 刀具參數備份主程序設計

刀具參數不能全部存儲于R參數表中，而數控加工程序中有大量的數據及其他字符。如果能將刀具參數存儲于特定的數控程序中，則存儲的數據量將大幅增加，因此需要通過(guò)字符串進(jìn)行數據的中間轉換?？梢酝ㄟ^(guò)定義“string”類(lèi)型數據，作為中間轉換數據的臨時(shí)存儲位置，將數據轉換為字符串 。數據轉換為字符串后，只是臨時(shí)存儲于NC中，一旦重啟機床，數據將全部丟失。為了將數據永久存儲，需要將數據存儲于程序中，以文本文檔存放在硬盤(pán)中，這樣才可以保證數據不丟失。引入“WRITE”指令，將字符串數據寫(xiě)入到自己命名的存儲位置。此時(shí)寫(xiě)入的數據為一堆數值，查看很不方便。為了方便數據查看，將刀具參數與R參數順序一一對應輸出，例如R3與$TC_DP3一一對應，代表刀具長(cháng)度參數，將<<"R3="<<$TC_DP3[r1,r2]整體作為字符串進(jìn)行輸出，通過(guò)定義ZK1為字符串，即ZK1=<<"R3="<<$TC_DP3[r1,r2]，將長(cháng)度刀具參數輸出為字符串ZK1。此時(shí)再通過(guò)WRITE指令，將ZK1字符串寫(xiě)入到編程目錄文件JC1子程序中，即WRITE(ERROR,”/_N_WKS_DIR/_N_8320_TXX_QZ_WPD/_N_JC1_spf”,zk1)。

參數備份傳遞原理如圖1所示。

圖1　刀具參數備份原理

由于刀具參數的備份是為了以后程序自動(dòng)調用，因此將程序參數文檔輸出為spf子程序類(lèi)型，同時(shí)在程序中添加備份時(shí)間，以方便后期查看。在備份程序末尾添加M17結束指令，用于子程序結束和后期對該子程序的調用。為了程序使用簡(jiǎn)單方便，將刀具參數備份核心程序設計為專(zhuān)門(mén)的子程序DJCSBF。為了實(shí)現一個(gè)子程序備份所有刀具，引入參數化編程理念，將刀具號用R1表示，刀補號用R2表示。這樣通過(guò)R1和R2參數的變化，可實(shí)現所有刀具的參數讀取和調用。

3.2 刀具參數備份子程序DJCSBF設計

刀具參數進(jìn)行備份，最終目的是為了實(shí)現機床自動(dòng)提取數據與判斷數據。要想實(shí)現對備份刀具參數的提取，在刀具參數備份時(shí)就需要對參數進(jìn)行區分。此時(shí)可以引入R90用于和R1代表的刀具號進(jìn)行比對，引入R91用于與R2代表的刀補號進(jìn)行比對，只有當兩個(gè)都滿(mǎn)足時(shí)，才可以提取相應的刀具參數到R參數表中。為此在刀具參數備份子程序中，通過(guò)“WRITE”命令將“IF”指令以字符串的形式備份到刀具參數中，用于對刀具參數數據的提取判斷?！?span>$TC_DP3[r1,r2]”代表刀具長(cháng)度參數，“$TC_DP6[r1,r2]”代表刀具半徑參數，其他參數使用此相同方法進(jìn)行，此處不再贅述。最終將所有刀具參數備份到子程序“JC1”中。

3.3 刀具參數檢查主程序設計

在將刀具參數備份到子程序JC1中后，參數的備份就結束了。當某一刀位，操作人員進(jìn)行換刀并輸入刀具參數后，對于刀具參數的正確性需運行刀具參數檢查主程序進(jìn)行自動(dòng)檢查。檢查過(guò)程需將備份子程序中的刀具號和刀補號對應的刀具參數進(jìn)行輸出，此時(shí)檢查主程序中引入R90用于和JC1刀具參數中R90參數進(jìn)行比對，引入R91用于和JC1刀具參數中R91參數進(jìn)行比對，只有當兩個(gè)都相同時(shí)，將此段的參數全部輸出到R參數表中（原理見(jiàn)圖2），例如T53D1刀具，當R90=53、R91=1時(shí)，R3參數被賦予193.225，R6參數賦予5。

圖2　刀具參數檢查原理

3.4 刀具參數檢查子程序DJCSJC設計

當刀具備份參數與實(shí)際機床中刀具參數相同時(shí)，什么動(dòng)作也不執行；當備份刀具參數與實(shí)際機床中刀具參數不相同時(shí)，此時(shí)機床顯示屏幕上顯示MSG提示信息，同時(shí)程序停止執行，提示操作人員檢查刀具參數的正確性。

4 結束語(yǔ)

通過(guò)以上刀具參數備份程序和刀具參數檢查程序的使用，大大減少了操作人員因刀具參數輸錯而導致的質(zhì)量事故，提前將錯誤暴露出來(lái)，避免重大安全、質(zhì)量事故的發(fā)生。