自動對刀儀在FANUC系統中的應用

■ 魯南機床有限公司 （山東滕州 277500）

劉 坤 李廣冉 邱 偉

在實際加工中，對刀儀是一種很常用的測量工具。使用對刀儀測量可以自動的計算每把刀的刀長與刀寬的差值，刀具磨損，自動監測、報警和補償，并將其存入系統中，可以大大的節約加工時間，除此之外，也可以免去人工測量時產生的誤差，提高對刀精度，縮短機床輔助時間、提高生產效率。一般來說，對刀儀需要編輯宏程序實現。

1. 宏程序的編程思路

對刀儀用于刀具長度補償，是以基準刀的長度作為基準，測量出第二把刀，第三把刀等相對于基準刀在長度方向上的差值，然后進行刀具的長度補償。一般采用2～3次對刀以更精確地確定其他刀與標準刀的相差值。

當主軸帶標準刀碰觸到對刀儀表面時，會引起對刀儀輸出信號的變化，使得帶有G31的軸移動指令終止執行，并將跳轉位置通過系統變量讀出，通過宏程序的計算，將刀具長度的差值寫入標準刀具的長度補償中。

當主軸帶非標準刀具時，通過與標準刀具相比較，計算出非標準刀具與標準刀具的長度差值，寫入相應的刀具補償中。

2. 實例圖片及圖解

對刀原理如圖1a所示，1為標準刀具的測量，并且以此刀長度作為基準，2為其余刀具，測量完后，將與標準刀長度的相對差值寫入該刀具補償中。圖1b為實例圖片，對刀儀安裝位置應遠離工件，可避免切屑粘到對刀儀表面，影響測量精度，且記錄安裝位置的機械坐標（應寫入宏程序中）。

圖 1

3. 電氣接線及動作時序

對刀儀工作需用到系統的跳轉功能、跳轉信號。使用跳轉功能和跳轉信號時，需要用X4.7作為跳轉信號，需對以下參數進行修改。

N5006#6=1（刀具長度補償通過坐標系的偏移進行），N6051=65（調用用戶對刀儀宏程序號9011的G代碼為G65），N6200#1=1（SKIP為0時作為信號輸入），N6240#0=1（長度測量信號為0時視為已到達測量位置）。

圖2所示為電氣接線圖，圖3所示為工作時序圖。

圖 2

圖 3

X4.6為對刀儀超程信號，X4.7為跳轉信號。時序介紹：①主軸夾刀將Z軸定位到初始平面；快速下降到中間位置。②較慢速度下降到中間位置，使用跳過功能緩慢下降直到刀尖碰到對刀儀表面。③返回某一高度。④再次以跳轉功能緩慢下降進行對刀。⑤快速返回初始平面，然后將計算出來的長度差值補償到刀具長度補償里面。

4. 宏程序

調用格式：G65P9011Hh（h是刀具長度補償號）。

第一次使用對刀儀需先對1號刀進行對刀，即標準刀的長度測量。宏程序內容如下：

%

O9011

#30=#4001 ；（讀取程序段前01組G代碼）

#31=#4003 ；（讀取程序段前03組G代碼：G90/G91）

#32=#4109 ；（讀取程序段前F代碼）

#1=300. ；（#1/#2/#3/#8局部變量賦值）

#2=100. ；#3=100. ； #8=20. ；G28G91Z0. ；

#4=#5003 ；（讀取Z軸程序段終點當前工件坐標系的位置）

G00G90G53X-90.4Y-229.9；（移動到對刀儀測量點，可修改）

M81 ；（對刀儀上表面清潔吹氣開）

G04X2.0；

M82 ；（對刀儀上表面清潔吹氣關）

G91G43Z-#1H#11；（快速下移定位至動作1移動距離#1）

#5=#5003-#2 ；（將Z軸當前工件坐標值與#2的差值賦給#5）

IF[#11GT1]GOTO3 ；（IF#11>1跳至N3）

G31Z-[#2*2]F150；（第一次運行至碰到傳感器為止）

G00G91G49Z#8 ；（Z軸相對傳感器提高#8的高度）

#6=#5063-#[11000+#11] ；（跳轉位置與刀具形狀補償值的差值賦給#6）

IF[#6LE[#5-#2]]GOTO9 ；（當下行不能觸壓對刀儀則跳至N9報警）

#[11000+#11]=#5063-#5 ；（賦值刀具補償）

G31G91G43H#11Z-[#3*2]F100；（二次觸壓對刀儀觸發SKIP）

#506=#5023 ；（將當前的Z軸機械坐標值賦給#506斷電保護）

G00G90G49Z#4；（Z軸回程序段終點）

#6=#5063-#[11000+#11] ；

IF[#6LE[#5-#2]]GOTO9；

#[11000+#11]= #5063-#5；

#11001=0；（將H1=0形狀偏值）

N2G#30G#31F#32；（恢復原程序狀態）

M99；

N3G31Z-[#2*2]F150；（非標準刀具測量）

#507=#5023；（將當前的Z軸機械坐標值賦給#507斷電保護）

G00G91G49Z#8；

#6=#5063-#[11000+#11]；

IF[#6LE[#5-#2]]GOTO9；

#[11000+#11]=#507-#506；（該刀與標準刀差值賦值）

G31G91G43H#11Z-[#3*2]F100 ；

#507=#5023；

G00G90G49Z#4；

#6=#5063-#[11000+#11]；

IF[#6LE[#5-#2]]GOTO9；

#[11000+#11]=#507-#506；

IF[11GT1]GOTO2；（無條件返回N2）

N9#3000=1(SKIP SINGLE NOT FOUND)；（宏報警信息）

5. 安全保護

對刀儀時精密元件，它的精度及安全性十分重要，采取如下措施：

（1）X4.6為對刀儀超程信號，在PMC中做如下處理（見圖4），當超程時，有A1.3刀具測量超程報警，機床停止運行。

（2）采用帶有吹氣裝置的對刀儀，在測量時可以清潔表面。M81吹氣開，M82吹氣關。

圖 4