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加工中心刀具基本幾何長度輸入防錯分析

        摘 要:隨著科學技術的快速發展,數控機床向高速度、高精度、高效率、柔性化方向發展,具有諸多優點的五坐標加工中心是現代數控機床的發展方向之一。然而在滿足五坐標機床主軸角度變換的前提是確定主軸上的刀具基本幾何長度。刀具基本幾何長度是由操作者在對刀儀上通過對刀儀的紅外探測器測量,并由操作者將測量出的刀具基本幾何長度結果輸入機床中完成數據傳遞。由于傳遞過程中存在人為參與,故在輸入刀具基本幾何長度過程中容易造成將刀具基本幾何長度值輸入錯誤,進而導致工件由于刀具長度值錯誤造成超差,甚至報廢。

  
   

      1、 工作意義


     針對刀具基本幾何長度人為輸入錯誤,建立有效防錯機制,避免因人為輸入刀具基本幾何長度錯誤造成零件超差,產生廢品,減少內部質量損失。


     2 、工作內容


     分析輸入錯誤的產生原因,針對原因制定相應的防錯方法;查找技術資料,充分利用現有資源進行防錯;編制防錯程序并對程序進行實驗。


     2.1 刀具基本幾何長度值輸入錯誤的形式


     通過長時間現場調研,發現刀具基本幾何長度值輸入錯誤形式一般有兩種:(1)數值基本數字輸入正確,僅僅是小數點輸入錯誤(即輸入數據應為154.62,而實際輸入數據15462);(2)數值數字輸入錯誤(即輸入數據應為154.62,而實際輸入數據為145.62)。


      2.2 針對錯誤形式制定防錯方法


      針對小數點輸入錯誤的形式,經過粗略的現場實際調研,刀具基本幾何長度一般不會小于90mm,因此該問題可以通過“比較法”進行比較(輸入值應大于90mm),如果結果為“真”,即可繼續加工;如果結果為“假”,停止加工,并報錯。


      針對數值輸入錯誤,制定如下方案:


      (1)采用外置對刀儀直接與數控設備進行交換


      操作者在外置對刀儀上測量刀具基本幾何長度值結果直接自動輸入到數控加工設備中,可以避免人為參與造成數值輸入錯誤。但該方法需要對刀儀與加工設備相連接,且需要中間存儲設備作為媒介,并對外置對刀儀系統進行改造,中間存儲介質可用DNC 等作為媒介,仍然需要對DNC 等系統進行改造,改造費用相對較高。


     (2)固定裝夾長度


      該方法是在新件工藝準備及新件研制階段,由技術能手及骨干人員與工藝人員共同實驗確定最優刀具裝夾強度,并保證該刀具長度可以最大限度降低刀具振動,提高刀具剛性、保證生產效率,由工藝人員將刀具長度固化到加工程序及工步卡中,當操作者再次加工該零件時,只有按照數控工步卡中規定的長度裝夾刀具,程序才能正確運行,否則報錯。但該方法對操作者要求較高,保證刀具裝夾長度準確;在首件研制階段,操作者與工藝人員經驗較為豐富,確定刀具長度應合理,并保證經濟性;該方法精度較差,操作者每次裝夾長度的范圍比較寬范,無法進行精確控制;對工藝人員要求較高,增加較大工作量;對現場刀柄系統需要規范化管理。
 

     (3)物理防錯


     該方法是采用在夾具固定位置增加對刀塊,每次更換刀具后將刀具運行到該位置,測量刀具與對刀塊間的間隙,保證刀具長度輸入正確。但該方法存在碰撞危險,在刀長輸入錯誤時,刀具將直接與對刀塊進行碰撞,降低機床精度;由于各個零件結構、形式不同,夾具結構不同,無法做到統一尺寸控制,需要工藝人員在加工前自行尋找對刀位置及控制尺寸,推廣性不強,且零件數量較多,推廣較為困難。


      (4)利用機床內置對刀儀與外置對刀儀測量值進行比較


      操作者在外置對刀儀測量刀具基本幾何長度值并將該數值輸入到機床中,然后由數控程序再次驅動機床內置對刀儀對所夾持刀具進行測量,并進行記錄,比較兩次結果,應控制在一定范圍內即視為正確,可繼續加工,否則報錯,停止加工。


      通過對上述方案進行比較,且根據DMU210P 機床本身特點,決定采用“利用機床內置對刀儀與外置對刀儀測量值進行比較”方案進行刀具基本幾何長度輸入錯誤防錯。


      2.3 基本原理


      經過分析,采用“比較法”可以對“小數點輸入錯誤”及“數值數字輸入錯誤”兩種錯誤方式均有效防范,故采用“比較法”進行防錯。


      所謂“比較法”即是通過采用機床內置鐳射對刀系統對刀進行測量,測量出的數值與操作人員在外置對刀儀測量并輸入機床中的數值進行對比,比較二者的差值在允許的范圍內即視為數值輸入正確,若超出范圍即視為輸入錯誤,并使機床報警提示,程序結束。2.4 程序展示(圖1)

      

 

       結語
 
 
      通過對該防錯程序的開發,可以防止由于人為輸入失誤造成的刀具基本幾何長度錯誤,形成有效的防錯機制,降低由于人為錯誤造成零件超差、報廢幾率,間接提高產品質量。

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