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加工中心刀具參數(shù)自動校對和防錯的解決方案

文/中車資陽機(jī)車有限公司 王佳偉 秦貴忠

【內(nèi)容摘要】：針對臥式加工中心刀庫位置不夠用時，手動輸入刀具參數(shù)存在較大的錯誤風(fēng)險，設(shè)計(jì)了一套有效的刀具參數(shù)管理程序，用于刀具參數(shù)備份與檢查。

1 序言

臥式加工中心（數(shù)控操作系統(tǒng)：西門子840D，機(jī)床：西班牙鏜銑加工中心）作為發(fā)動機(jī)部件加工的一種常用設(shè)備，在部件加工過程中有著不可替代的作用。由于臥式加工中心使用過程中刀具種類多，刀具庫用于存儲刀具的位置不夠，所以在加工不同種類曲軸時，需手動更換刀具庫中的刀具，刀具更換后就要重新輸入刀具參數(shù)。人工輸入刀具參數(shù)不可避免地會出錯，在實(shí)際使用時，也會因刀具參數(shù)輸錯、沒有及時發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致發(fā)生質(zhì)量問題。

2 問題分析

要避免出現(xiàn)刀具參數(shù)錯誤導(dǎo)致的質(zhì)量問題，最妥當(dāng)?shù)姆椒ň褪悄軐Φ毒邊?shù)進(jìn)行自動輸入和自動檢查。而刀具參數(shù)的自動讀入會造成原本正確的刀具磨損參數(shù)被覆蓋掉，如若沒有及時發(fā)現(xiàn)，也有可能造成質(zhì)量事故。另一種解決方案為由計(jì)算機(jī)對操作人員手動輸入的刀具參數(shù)進(jìn)行分析對比，對刀具的參數(shù)差異進(jìn)行輸出和提示，此方案更符合現(xiàn)場的實(shí)際使用需求。

要想對刀具參數(shù)的修改分析對比，則需要由計(jì)算機(jī)對正確的刀具參數(shù)進(jìn)行備份，以及對正確刀具參數(shù)和機(jī)床中現(xiàn)有的刀具參數(shù)進(jìn)行比對檢查，當(dāng)有問題時及時報警或停止，并提示操作人員。

機(jī)床中的刀具參數(shù)作為實(shí)數(shù)類型數(shù)據(jù)，如果存儲于R參數(shù)表中，則需要大量的R參數(shù)用于數(shù)據(jù)存儲，而西班牙鏜銑加工中心可使用的R參數(shù)只有99個，要想用于存儲刀具參數(shù)，則只能存儲3～4把刀具的參數(shù)，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以需要找尋其他的數(shù)據(jù)存儲位置。

3 解決方案

為了實(shí)現(xiàn)刀具參數(shù)的自動檢查及對檢查差異數(shù)據(jù)輸出，需要開發(fā)刀具參數(shù)備份程序、現(xiàn)有刀具參數(shù)與之前備份刀具參數(shù)比對檢查這兩大核心程序。

3.1 刀具參數(shù)備份主程序設(shè)計(jì)

刀具參數(shù)不能全部存儲于R參數(shù)表中，而數(shù)控加工程序中有大量的數(shù)據(jù)及其他字符。如果能將刀具參數(shù)存儲于特定的數(shù)控程序中，則存儲的數(shù)據(jù)量將大幅增加，因此需要通過字符串進(jìn)行數(shù)據(jù)的中間轉(zhuǎn)換。可以通過定義“string”類型數(shù)據(jù)，作為中間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的臨時存儲位置，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串 。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串后，只是臨時存儲于NC中，一旦重啟機(jī)床，數(shù)據(jù)將全部丟失。為了將數(shù)據(jù)永久存儲，需要將數(shù)據(jù)存儲于程序中，以文本文檔存放在硬盤中，這樣才可以保證數(shù)據(jù)不丟失。引入“WRITE”指令，將字符串?dāng)?shù)據(jù)寫入到自己命名的存儲位置。此時寫入的數(shù)據(jù)為一堆數(shù)值，查看很不方便。為了方便數(shù)據(jù)查看，將刀具參數(shù)與R參數(shù)順序一一對應(yīng)輸出，例如R3與$TC_DP3一一對應(yīng)，代表刀具長度參數(shù)，將<<"R3="<<$TC_DP3[r1,r2]整體作為字符串進(jìn)行輸出，通過定義ZK1為字符串，即ZK1=<<"R3="<<$TC_DP3[r1,r2]，將長度刀具參數(shù)輸出為字符串ZK1。此時再通過WRITE指令，將ZK1字符串寫入到編程目錄文件JC1子程序中，即WRITE(ERROR,”/_N_WKS_DIR/_N_8320_TXX_QZ_WPD/_N_JC1_spf”,zk1)。

參數(shù)備份傳遞原理如圖1所示。

圖1　刀具參數(shù)備份原理

由于刀具參數(shù)的備份是為了以后程序自動調(diào)用，因此將程序參數(shù)文檔輸出為spf子程序類型，同時在程序中添加備份時間，以方便后期查看。在備份程序末尾添加M17結(jié)束指令，用于子程序結(jié)束和后期對該子程序的調(diào)用。為了程序使用簡單方便，將刀具參數(shù)備份核心程序設(shè)計(jì)為專門的子程序DJCSBF。為了實(shí)現(xiàn)一個子程序備份所有刀具，引入?yún)?shù)化編程理念，將刀具號用R1表示，刀補(bǔ)號用R2表示。這樣通過R1和R2參數(shù)的變化，可實(shí)現(xiàn)所有刀具的參數(shù)讀取和調(diào)用。

3.2 刀具參數(shù)備份子程序DJCSBF設(shè)計(jì)

刀具參數(shù)進(jìn)行備份，最終目的是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動提取數(shù)據(jù)與判斷數(shù)據(jù)。要想實(shí)現(xiàn)對備份刀具參數(shù)的提取，在刀具參數(shù)備份時就需要對參數(shù)進(jìn)行區(qū)分。此時可以引入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(bǔ)號進(jìn)行比對，只有當(dāng)兩個都滿足時，才可以提取相應(yīng)的刀具參數(shù)到R參數(shù)表中。為此在刀具參數(shù)備份子程序中，通過“WRITE”命令將“IF”指令以字符串的形式備份到刀具參數(shù)中，用于對刀具參數(shù)數(shù)據(jù)的提取判斷。“$TC_DP3[r1,r2]”代表刀具長度參數(shù)，“$TC_DP6[r1,r2]”代表刀具半徑參數(shù)，其他參數(shù)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(shù)備份到子程序“JC1”中。

3.3 刀具參數(shù)檢查主程序設(shè)計(jì)

在將刀具參數(shù)備份到子程序JC1中后，參數(shù)的備份就結(jié)束了。當(dāng)某一刀位，操作人員進(jìn)行換刀并輸入刀具參數(shù)后，對于刀具參數(shù)的正確性需運(yùn)行刀具參數(shù)檢查主程序進(jìn)行自動檢查。檢查過程需將備份子程序中的刀具號和刀補(bǔ)號對應(yīng)的刀具參數(shù)進(jìn)行輸出，此時檢查主程序中引入R90用于和JC1刀具參數(shù)中R90參數(shù)進(jìn)行比對，引入R91用于和JC1刀具參數(shù)中R91參數(shù)進(jìn)行比對，只有當(dāng)兩個都相同時，將此段的參數(shù)全部輸出到R參數(shù)表中（原理見圖2），例如T53D1刀具，當(dāng)R90=53、R91=1時，R3參數(shù)被賦予193.225，R6參數(shù)賦予5。

圖2　刀具參數(shù)檢查原理

3.4 刀具參數(shù)檢查子程序DJCSJC設(shè)計(jì)

當(dāng)?shù)毒邆浞輩?shù)與實(shí)際機(jī)床中刀具參數(shù)相同時，什么動作也不執(zhí)行；當(dāng)備份刀具參數(shù)與實(shí)際機(jī)床中刀具參數(shù)不相同時，此時機(jī)床顯示屏幕上顯示MSG提示信息，同時程序停止執(zhí)行，提示操作人員檢查刀具參數(shù)的正確性。

4 結(jié)束語

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