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刀具測量裝置的正確使用
閱讀:753 發(fā)布時(shí)間:2011-9-8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(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償(通過修改刀補(bǔ)值實(shí)現(xiàn)),極大的提高了加工效率和精度。另外,同時(shí)使用其刀具破損檢測功能與刀具壽命管理功能,還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋找同組刀具的功能,節(jié)約了刀具檢查和更換的時(shí)間。但由于用戶對測量原理不是很了解,使用時(shí)容易產(chǎn)生誤區(qū),有時(shí)補(bǔ)償后的精度反而不如補(bǔ)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,就如何更好的使用刀具測量裝置做一詳細(xì)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(dòng)作相同)。但此時(shí)如果SKIP信號由“0”變?yōu)?ldquo;1”時(shí),Z軸將停止運(yùn)動(dòng),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(yùn)算后得出刀具的實(shí)際長度和直徑,zui后修改系統(tǒng)宏變量從而達(dá)到修改刀補(bǔ)值的目的。
刀具測量裝置的使用主要包括三個(gè)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(tái)上,并盡量遠(yuǎn)離加工區(qū)域,外部應(yīng)加防護(hù)裝置,使用前先將防護(hù)裝置打開并將刀具用風(fēng)吹干凈(用M代碼控制氣動(dòng)元件可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)),確保刀具表面無雜物,測量完成后關(guān)閉防護(hù)。
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))
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(dòng),觀察表針變化,同時(shí)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(dòng),同時(shí)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)壓電源是單獨(dú)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*力,否則可能會(huì)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。
2 測頭的標(biāo)定
為了確定測頭在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置,需要對測頭進(jìn)行標(biāo)定。以下情況進(jìn)行測量前,都必須首*行測頭的標(biāo)定:①使用前;②更換新量塊后;③懷疑量塊扭曲或測頭安裝松動(dòng);④意外碰撞后。
測頭的標(biāo)定步驟如下(手動(dòng)標(biāo)定):
量塊Z向坐標(biāo)值的確定執(zhí)行機(jī)床返回參考點(diǎn)的操作,確認(rèn)機(jī)床參考點(diǎn);再選擇一把標(biāo)準(zhǔn)刀具(已知該刀具的長度和直徑,如主軸檢棒),手動(dòng)使刀具運(yùn)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)刀具的長度),結(jié)束后就建立了量塊的Z向坐標(biāo)值。
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(dòng)使標(biāo)準(zhǔn)刀具移動(dòng)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,主軸返回距離量塊表面10mm的初始位置,準(zhǔn)備進(jìn)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(chǔ)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(dòng)標(biāo)定量塊位置的方法。還可以通過一些的標(biāo)定程序自動(dòng)標(biāo)定。限于篇幅,這里不再贅述,詳細(xì)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(jī)床坐標(biāo)系中的位置,這時(shí)才可進(jìn)行刀具測量。
手動(dòng)刀具長度測量(09851)用于測量旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)的刀具的有效切削長度。
使用方法:手動(dòng)使切削刀具定位到距離量塊上表面10mm的地方,運(yùn)行以下程序:G65 P9851 S80. T8[S80: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
機(jī)床運(yùn)動(dòng)步驟如下(見圖3):Z軸以程序的速度向下運(yùn)動(dòng)(以立加為例)→當(dāng)碰到量塊時(shí)停止運(yùn)動(dòng)并向上退回一定距離→然后降低速度再向下運(yùn)動(dòng)→碰上量塊再停止運(yùn)動(dòng)并又向上退回一定距離;這樣反復(fù)幾次就確定了刀具的實(shí)際長度,刀補(bǔ)值也根據(jù)程序的運(yùn)算結(jié)果自動(dòng)被修正。下次加工時(shí),就可以使用新的刀具長度補(bǔ)償值了。
手動(dòng)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(dòng)使切削刀具定位到距離量塊上表面10mm的地方,運(yùn)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(jī)床運(yùn)動(dòng)步驟如下(見圖4):刀具以程序的速度沿X向(或Y向)快速運(yùn)動(dòng)→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(yùn)動(dòng),使刀具側(cè)面和量塊側(cè)面在同樣的高度→刀具以速度逼近量塊→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(yùn)行到量塊的另外一邊(180°方向)→用同樣的步驟進(jìn)行測量。zui后得出刀具的實(shí)際切削直徑,同時(shí)自動(dòng)修改其補(bǔ)償值。下次加工時(shí),就可以使用新的刀具半徑補(bǔ)償值了。
自動(dòng)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 Tt[Dd Ss];[]:代表選擇項(xiàng)目
輸入?yún)?shù)的定義,B按以下設(shè)定:B=1,僅測量長度(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(shí)測量刀具長度和直徑,則指令B=3,執(zhí)行程序:G65 P9853 B3 .T1. D20.S30。
圖5 刀具長度和直徑自動(dòng)測量
機(jī)床運(yùn)行步驟如下(見圖5):從刀庫中選擇刀具T1(A)→快速移動(dòng)X和y軸→使刀具位于量塊的上方(B)→快速向下移動(dòng)到逼近位置并調(diào)用T1的刀具補(bǔ)償值→慢速移動(dòng)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(diǎn)。
注意:如果未使用Ss,則必須在刀具補(bǔ)償頁面輸入刀具半徑的理論尺寸。
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(shí)際長度或半徑的破損值已經(jīng)超出設(shè)定范圍時(shí),會(huì)產(chǎn)生刀具破損報(bào)警或提示信息,用戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)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(shí),該信號將變?yōu)?ldquo;1”,無破損時(shí)則為“0”。(此時(shí)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(shí),則當(dāng)檢測到刀具破損時(shí),宏變量#2030(即2000+M)將變?yōu)?ldquo;1”,此時(shí)不會(huì)出現(xiàn)報(bào)警,但可以在零件程序中檢查#2030的狀態(tài),同時(shí)在PLC中處理該信號去報(bào)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(bào)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(huì)出現(xiàn)刀具破損報(bào)警
M06 T2 選擇下一把刀進(jìn)行加工
在上例中,只有破損超出0.5mm時(shí)才會(huì)產(chǎn)生“BROKEN TOOL”服警。當(dāng)不適合使用報(bào)警信息的時(shí)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(huì)出現(xiàn)刀具破損報(bào)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(jìn)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(dòng)、更換新量塊或意外碰撞后,都必須重新進(jìn)行標(biāo)定。為了防止意外碰撞,可定期的檢查SKIP信號是否靈敏。這可在系統(tǒng)的自診斷畫面上看到:人為使測頭動(dòng)作,SKIP信號應(yīng)該有0→1→0→1的變化。另外還應(yīng)注意電纜的走線,盡量與動(dòng)力線分開,并單獨(dú)給轉(zhuǎn)換裝置提供DC24V電源。由于數(shù)控系統(tǒng)的不同,所使用的測量程序也不盡相同,但測量原理都是一樣的。用戶在使用前一定要明確機(jī)床所用的系統(tǒng)類型,再去購買的測頭和測量程序軟件。