雙刀架曲軸數控車床自動對刀程序設計

羅 敏 徐春友 周亞萍

(①湖北汽車工業學院,湖北十堰 442002;②東風輕型發動機有限公司,湖北十堰 442049)

1 NST30/100SS雙刀架曲軸車床簡介

NST30/1100SS雙刀架曲軸車床用于ZD30發動機曲軸法蘭外圓和端面、#1主軸頸、小軸端外圓等加工,其結構如圖1所示。機床擁有2個刀架,上刀架可以裝12把刀,下刀架可以裝8把刀,加工時,2個刀架同時協調工作。機床裝有2個對刀器,分別用于上、下刀架刀具的自動測量。此外,機床還采用機械手自動上、下料,自動加工測量及在線補償,刀具壽命管理等措施進一步提高效率。2008年機床進行了數控改造,數控系統為FANUC-0i-TTC雙通道數控系統。本文將重點介紹其自動對刀程序的設計。

2 刀具配置

刀具配置如圖2所示。

上刀架使用5組刀具。1組T9～T10,粗車法蘭外圓;2組T1～T3,車平衡塊;3組T5～T6,粗車小軸端外圓;4組T7～T8,精車小軸端和法蘭端外圓;5組T11～T12,車法蘭端面。

下刀架使用3組刀具。1組T1～T3,車平衡塊;2組T5～T6,粗車外圓;3組T7～T8,精車外圓。

3 對刀宏程序設計

3.1 對刀校正宏程序

上、下刀架中的4號刀不參與切削加工,專門用于對刀測量的校正,如圖3所示。為此專門設計對刀校正宏程序O9150。程序框圖如圖4所示。

3.2 X-/Z-逼近對刀測量宏程序

由刀具配置圖2可知,上刀架1、3、4組刀具和下刀架1、2、3組刀具采用X-/Z-逼近對刀測量。為此設計X-/Z-逼近對刀測量宏程序O9153。其測量過程如圖3所示,程序框圖如圖4所示。

3.3 X-/Z+逼近對刀測量宏程序

由刀具配置圖2可知,上刀架2、5組刀具采用X-/Z+逼近對刀測量,其測量過程如圖5所示。為此設計X-/Z+逼近對刀測量宏程序O9154。程序框圖如圖4所示。O9154與O9153基本類似,不同的是O9153中Z向測量是負向逼近,而O9154中Z向測量是正向逼近。

4 對刀宏程序的應用

現以上刀架的應用為例說明對刀宏程序的應用,上刀架加工主程序框圖如圖6所示。在每次加工前,使用接口信號#1007判斷是否有對刀預約,如果#1007=1,表示有對刀預約;如果#1007=0,表示無對刀預約。如果有對刀預約,則調用上刀架對刀子程序O9101。出現對刀預約有兩種情況,一是某把刀具的壽命已到,二是人為強制對刀預約。

上刀架對刀子程序O9101程序框圖如圖7所示。上刀架使用1～5組刀具,分別對應BDT1～5跳程序段信號。如果某組刀具需要對刀測量,則對應的跳程序段信號為OFF;不需要對刀測量的刀具組所對應的跳程序段信號全部為ON。如現在需要對1組刀具進行測量,則BDT1為OFF,BDT2～5全部為ON。

第4組刀具是精車刀,使用2個刀補號,精車小軸端使用4號刀補;精車法蘭端使用8號刀補。其它刀具組使用1個刀補號,該刀補號即刀具組號。

上刀架對刀子程序O9101程序清單如下:

5 結語

ZD30曲軸生產線采用龍門機械手上下料,實現全線全自動加工,因此數控加工自動刀具補償必不可少。本文介紹的自動對刀程序只是在換新刀片時才調用它,從而實現新刀具補償的自動化。在刀具使用過程中,由于刀具磨損等因素引起的誤差,我們將通過加工后零件尺寸的在線測量,實現動態過程刀具補償的自動化。這方面的內容將另行撰文描述。