刀具測量裝置的正確使用

1、刀具測量裝置的正確使用        隨著加工中心的廣泛使用，許多用戶也開始使用刀具測量裝置。它不僅可以檢測刀具的磨損情況，而且可實現(xiàn)自動補償(通過修改刀補值實現(xiàn))，極大的提高了加工效率和精度。另外，同時使用其刀具破損檢測功能與刀具壽命管理功能，還可以實現(xiàn)自動尋找同組刀具的功能，節(jié)約了刀具檢查和更換的時間。但由于用戶對測量原理不是很了解，使用時容易產(chǎn)生誤區(qū)，有時補償后的精度反而不如補償前，這就使用戶產(chǎn)生了迷惑，限制了測量裝置的廣泛使用。本文以英國雷尼紹(RENISHAW)公司TS27 R測頭的安裝調(diào)試為例，就如何更

2、好的使用刀具測量裝置做一詳細介紹，供讀者參考借鑒。 刀具測量的基本原理是利用系統(tǒng)的跳步功能(G31)：在程序中指令“G31 Zx x x Fx x x”(與GO1的動作相同)。但此時如果SKIP信號由“0”變?yōu)椤?”時，Z軸將停止運動，再用宏程序控制坐標(biāo)軸后退，然后再次碰觸量塊，反復(fù)測量并運算后得出刀具的實際長度和直徑，最后修改系統(tǒng)宏變量從而達到修改刀補值的目的。 刀具測量裝置的使用主要包括三個步驟：安裝和接線；標(biāo)定；測量。 1 安裝和接線 刀具側(cè)量裝置通常包括測頭和信號轉(zhuǎn)換裝置(硬件)及相關(guān)的測量程序(軟件包)。測頭(TS27R)安裝在工作臺上，并盡量遠離加工區(qū)域，外部應(yīng)加防護裝置，使用前先

3、將防護裝置打開并將刀具用風(fēng)吹干凈(用M代碼控制氣動元件可實現(xiàn)自動)，確保刀具表面無雜物，測量完成后關(guān)閉防護。 測頭安裝完成后，首先要調(diào)整測頭接觸面的平行度和直線度。將一只百分表(或千分表DTI)吸在主軸頭上，表頭打在量塊(圓形或方形)的上表面；用手輪控制X軸沿量塊表面來回移動，觀察表針變化，同時調(diào)整測頭上的調(diào)節(jié)螺釘，使X向的直線度保證在0.010mm，調(diào)整好后緊固螺釘。再控制Y軸沿量塊表面來回移動，同時調(diào)整測頭上的調(diào)節(jié)螺釘，使Y向的直線度也保證在0.010mm，調(diào)整好后緊固螺釘。 轉(zhuǎn)換裝置(MI 8-4)用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝在電氣柜里。需要注意的是，給轉(zhuǎn)換裝置提供DC24V的穩(wěn)壓電源最好是單

4、獨的，盡量不要和電磁閥或中間繼電器共用電源，如果必須共用，就要考慮信號的抗干擾能力，否則可能會影響測量結(jié)果。 安裝結(jié)束后，按照圖1(三菱系統(tǒng))或圖2(FANUC系統(tǒng))正確接線。圖1 測量裝置接線原理圖(三菱64M系統(tǒng))圖2 測量裝置接線原理圖(FANUC-0i-M系統(tǒng))2 測頭的標(biāo)定 為了確定測頭在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置，需要對測頭進行標(biāo)定。以下情況進行測量前，都必須首先進行測頭的標(biāo)定：首次使用前；更換新量塊后；懷疑量塊扭曲或測頭安裝松動；意外碰撞后。 測頭的標(biāo)定步驟如下(手動標(biāo)定)： 1) 量塊Z向坐標(biāo)值的確定執(zhí)行機床返回參考點的操作，確認(rèn)機床參考點；再選擇一把標(biāo)準(zhǔn)刀具(已知該刀具精確的長度

5、和直徑，如主軸檢棒)，手動使刀具運行到距離量塊上表面10mm的地方(起始位置)，選擇MDI方式，執(zhí)行如下程序：G65 P9851 K149.536(K：代表標(biāo)定循環(huán)，輸入所選標(biāo)準(zhǔn)刀具的精確長度)，結(jié)束后就建立了量塊的Z向坐標(biāo)值。 2) 量塊X,Y向坐標(biāo)值的確定(以圓形量塊為例) 在系統(tǒng)變量#530中設(shè)定“1”(沿X軸方向測量)，手動使標(biāo)準(zhǔn)刀具移動到距離量塊中心表面約10mm的地方，執(zhí)行程序：G65 P9852 S20.001 K12.7。S：標(biāo)準(zhǔn)刀具直徑，需輸入精確值；K：表示標(biāo)定循環(huán)，輸入量塊的理論尺寸(理論尺寸Ø2.7mm)，結(jié)束后就建立了量塊在X方向的中心位置(循環(huán)結(jié)束后，主軸

6、返回距離量塊表面10mm的初始位置，準(zhǔn)備進行下一次Y向的測量循環(huán))。 修改方向變量#530=2，再次執(zhí)行G65 P9852S20.001 K12.7，則可建立Y向的位置以及量塊的尺寸。循環(huán)結(jié)束后主軸返回初始位置。標(biāo)定的坐標(biāo)值和量塊的尺寸被存儲到宏變量中(斷電保持型)，以便在以后的測量宏程序中使用。 以上是手動標(biāo)定量塊位置的方法。還可以通過一些專用的標(biāo)定程序自動標(biāo)定。限于篇幅，這里不再贅述，詳細的資料參見RENISHAW的手冊介紹。 3 刀具的測量 標(biāo)定完成后，就確定了量塊的尺寸及其在機床坐標(biāo)系中的位置，這時才可進行刀具測量。 1) 手動刀具長度測量(09851)用于測量旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)的刀具的有效

7、切削長度。 使用方法：手動使切削刀具定位到距離量塊上表面10mm的地方，運行以下程序：G65 P9851 S80. T8S80：被測刀具的理論切削直徑，T8：刀具長度偏置號8。圖3 刀具長度測量 圖4 刀具直徑測量2) 手動刀具直徑測量(09852)測量切削刀具的有效切削直徑(沿X或Y方向)。 使用方法：手動使切削刀具定位到距離量塊上表面10mm的地方，運行以下程序：G65 P9852 S80. D8 S80.：切削刀具直徑，D80.：刀具半徑的偏置號碼。 機床運動步驟如下(見圖4)：刀具以程序指定的速度沿X向(或Y向)快速運動使刀具的側(cè)面和量塊的側(cè)面產(chǎn)生一定距離(Rr)然后Z軸向下運動，使刀

8、具側(cè)面和量塊側(cè)面在同樣的高度刀具以指定速度逼近量塊碰上量塊后停止并后退一定距離再減速逼近量塊碰上后再次停止并后退一定距離然后刀具再運行到量塊的另外一邊(180°方向)用同樣的步驟進行測量。最后得出刀具的實際切削直徑，同時自動修改其補償值。下次加工時，就可以使用新的刀具半徑補償值了。 3) 自動刀具長度和直徑測量(09853)測量旋轉(zhuǎn)的切削刀具(或不旋轉(zhuǎn))的有效切削長度和直徑，也可用于刀具破損檢測。 注意：測量前，首先應(yīng)在對應(yīng)的刀具偏置表中設(shè)定理論的刀具長度和半徑值。 編程格式：G65 P9853 Bb TtDd Ss；：代表選擇項目 輸入?yún)?shù)的定義，B按以下設(shè)定：B=1，僅測量長度(

9、缺省設(shè)定);B=2，僅測量直徑;B=3，長度和直徑都測量。D：要更新的刀具半徑偏置號碼(僅用于旋轉(zhuǎn)刀具測量)。如欲同時測量刀具長度和直徑，則指令B=3，執(zhí)行程序：G65 P9853 B3 T1. D20S30。 機床運行步驟如下(見圖5)：從刀庫中選擇刀具T1(A)快速移動X和y軸使刀具位于量塊的上方(B)快速向下移動到逼近位置并調(diào)用T1的刀具補償值慢速移動到凈空位置(距離量塊上表面10mm的地方)測量刀具長度(旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)，與09851的步驟一樣)測量刀具半徑(旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)，與09852的步驟一樣)退回起始點。圖5 刀具長度和直徑自動測量注意：如果未使用Ss，則必須在刀具補償頁面輸入刀具半徑

10、的理論尺寸。 4) 刀具破損檢測(09853) 使用方法：執(zhí)行如下編程格式的程序，當(dāng)檢測到刀具的實際長度或半徑的破損值已經(jīng)超出設(shè)定范圍時，會產(chǎn)生刀具破損報警或提示信息，用戶可根據(jù)實際情況進行處理。 編程格式：G65 P9853 B1. T1. H0. 5 D8. S30.Q3 R3 Z-4. M30. 10. 01 其中：Hh中的h為刀具破損允許差值，如定義H0.5，即檢查刀具損耗與偏置值是否在±0.5mm之內(nèi)；Mm中的m為PLC的輸入信號地址，當(dāng)檢測到刀具破損時，該信號將變?yōu)椤?”，無破損時則為“0”。(此時的“M”代表宏變量，不同于一般的M代碼，請使用者注意區(qū)分)。當(dāng)定義M30時

11、，則當(dāng)檢測到刀具破損時，宏變量#2030(即2000M)將變?yōu)椤?”，此時不會出現(xiàn)報警，但可以在零件程序中檢查#2030的狀態(tài)，同時在PLC中處理該信號去報警或者去尋找同樣的刀具(見例2)，后者需要系統(tǒng)具備刀具壽命管理的功能。 例1：破損刀具處理方法1僅提示報警 M06 T1 選擇T1刀具 G65 P9853 B1. T1. H0.5 檢測刀具是否破損，如超差則會出現(xiàn)刀具破損報警 M06 T2 選擇下一把刀進行加工 在上例中，只有破損超出0.5mm時才會產(chǎn)生“BROKEN TOOL”服警。當(dāng)不適合使用報警信息的時候，可以使用標(biāo)志位提示(在PLC中處理)。 例2：破損刀具處理方法2選擇同組(同樣的)刀具繼續(xù)加工 M06 T1 選擇T1刀具 加工 G65 P9853 B1. T1. H0.5 M30 檢測刀具是否破損，如超差則會出現(xiàn)刀具破損報警 IF #2030 EQ1 GOTO N* 如果標(biāo)志位為1，則跳轉(zhuǎn)到N*段去，否則繼續(xù) M06 T2 選擇下一把刀進行加工 N* (重新開始循環(huán)) N*：去尋找同組刀具(與破損刀具相同的刀具)的程序段 4 結(jié)語 刀具測量的過程比較簡單，但首次使用前的調(diào)整和標(biāo)定非常重要，用戶一定要非常重視。當(dāng)改變測頭的安裝位置后、測量精度經(jīng)常有誤差、懷疑測頭松動、更換新量塊或意外碰撞后，都