基于R參數(shù)的數(shù)控刀具壽命管理程序開發(fā)

2015-12-31 11:07:00趙國強武迎迎張春明

機械工程與自動化 2015年3期

趙國強，武迎迎，張春明

（濰柴動力股份有限公司，山東濰坊 261061）

0 引言

近年來，加工中心和FMS線被大量使用，其配備的數(shù)控刀具的種類、數(shù)量也大大增多。刀具壽命直接關系到成本控制、加工質量等問題，靠以往的人工檢查、維護，刀具管理的效率低且難以滿足生產要求［1］。因此，如何對刀具壽命進行實時、有效管理，是企業(yè)面臨的一項重要課題。

針對上述問題，采用累積加工次數(shù)來計算刀具壽命的方法，開發(fā)了一套基于R參數(shù)的刀具壽命管理程序，針對不同刀具輸入各自的壽命值，在加工中不斷比對加工次數(shù)，最后發(fā)出中斷運行、換刀報警指令，實現(xiàn)刀具壽命的實時管理。

1 數(shù)控刀具壽命管理程序功能分析

圖1為刀具壽命管理程序功能框架。以CNC為主控單元，實現(xiàn)對當前刀具壽命的讀取、比對及錯誤警報控制，具體功能展開如下：

（1）讀取功能：每把刀具加工完成后，CNC自動累計當前刀具的加工次數(shù)，并保存在各自的壽命計數(shù)器中，程序通過指定的R參數(shù)來實時調取當前刀具的實際壽命值。

（2）比對功能：為每把刀預先設定一個刀具壽命額定值（可使用次數(shù)）及刀具實際壽命與額定值差異的預警值。程序對讀取的當前刀具實際壽命與該刀額定值進行差異計算，然后將差異值與設定條件進行判斷。

（3）錯誤報警：伴隨加工次數(shù)的累積，刀具壽命在不斷減少，當?shù)毒邏勖_到臨界狀態(tài)準備換刀時，程序通過機床CRT報警，提示操作者做好換刀準備；當?shù)毒邏勖Y束時，程序通過機床CRT報警告知操作者換刀，機床停止加工；若刀具壽命未達到額定值，會繼續(xù)下一輪加工。

2 基于R參數(shù)的數(shù)控刀具壽命在線管理程序開發(fā)

R參數(shù)編程是西門子840D系統(tǒng)提供的一種先進編程方法，通過使用參數(shù)變量來代替程序中的功能代碼或地址值實現(xiàn)程序的靈活開發(fā)。R參數(shù)的數(shù)量可根據(jù)需要自行擴展，一般有1 000個（R0～R999）可供使用，增強了編程的靈活性［2］。

圖1 刀具壽命管理程序功能框架

基于R參數(shù)編程功能，刀具壽命管理程序的開發(fā)流程如圖2所示。

2.1 積算刀具壽命

利用R參數(shù)計算功能，預先為每把刀具設定壽命（使用次數(shù)）計數(shù)器。本程序使用加計數(shù)器，即使用1次后，CNC會自動使當前刀具的使用次數(shù)加1，并自動保存在每把刀具的R參數(shù)計數(shù)器中。

2.2 比對刀具實際壽命值與額定值差異

基于R參數(shù)的刀具壽命管理程序能夠進行算數(shù)及邏輯運算，具備條件判斷功能。其中，刀具實際壽命值與額定值差異編程方式如下：

CNC實時獲取當前刀具實際壽命并與額定值進行差異計算，并對該差值與設定條件進行判斷處理。

圖2 刀具壽命管理程序的開發(fā)流程圖

2.3 臨界狀態(tài)準備換刀預警及刀具壽命結束強制換刀報警

隨著刀具使用次數(shù)的不斷增加，當?shù)毒邔嶋H壽命與額定值的差值小于預警值時，機床會繼續(xù)動作，但在機床CRT上會顯示準備換刀信息。當?shù)毒邏勖Y束后，機床停止動作，并在CRT上顯示需更換刀具的報警信息，當前刀具壽命計數(shù)器會自動清零。當然，差異值大于預警值時，機床會正常加工。通過在主程序中需要位置合理設置標簽，引導操作者對警示信息進行正確處理。其中的編程方式如下：