接觸式刀具破損檢測(cè)器BK_Mikro_9在臥式加工中心上的應(yīng)用

楊坤　苗松

摘 要：切削加工中由于機(jī)械摩擦和高溫產(chǎn)生的刀具磨損會(huì)對(duì)產(chǎn)品帶來(lái)加工誤差，使用傳統(tǒng)的機(jī)床內(nèi)刀具破損檢測(cè)器由于檢測(cè)過(guò)程在機(jī)床加工區(qū)域內(nèi)部，檢測(cè)和工件加工不能同時(shí)進(jìn)行。通過(guò)使用接觸式刀具破損檢測(cè)器BK_Mikro_9，可以將檢測(cè)工作放在刀庫(kù)側(cè)換刀間隙時(shí)進(jìn)行，在保證了加工精度的同時(shí)節(jié)約了刀具檢測(cè)時(shí)間，從而提高了加工速度。

關(guān)鍵詞：BK_Mikro_9應(yīng)用；工件測(cè)量；刀具檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TG156 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

BK_Mikro_9系統(tǒng)由3個(gè)零件構(gòu)成：控制器單元，連接纜線，掃描探頭。BK_Mikro_9的工作原理即簡(jiǎn)單又智能，擺桿被掃描探頭驅(qū)動(dòng)，根據(jù)機(jī)器工作節(jié)拍對(duì)物體的位置進(jìn)行掃描。控制器單元比較結(jié)果和預(yù)調(diào)參數(shù)之間的差異后，經(jīng)數(shù)字輸入輸出（I/O）或者走總線（Profibus或者Devicenet）傳遞一個(gè)OK或者KO（NG）信號(hào)給到機(jī)器的控制系統(tǒng)。任何被探測(cè)到的絕對(duì)偏差都會(huì)觸發(fā)一個(gè)即時(shí)停機(jī)信號(hào)。下面以FANUC 0I-MD系統(tǒng)為例來(lái)介紹接觸式刀具破損檢測(cè)器BK_Mikro_9在臥式加工中心上的應(yīng)用。

1 硬件連接

安裝BK_Mikro_9時(shí)首先要調(diào)整擺桿和配重，一定要確保擺桿和配重塊是平衡狀態(tài)。在斷電情況下，如果平衡塊配重調(diào)好了，擺桿應(yīng)該是可以在任意角度位置都能保持靜止的。設(shè)計(jì)安裝支架時(shí)要特別注意空間，避免掃描探頭擺動(dòng)時(shí)與機(jī)床的空間干涉。電氣線路如圖2所示，按照數(shù)字輸入輸出（I/O）方式與系統(tǒng)連接。

2 梯圖設(shè)計(jì)

在使用BK_Mikro_9時(shí)首先要對(duì)刀庫(kù)中的每把刀具進(jìn)行TEACH，既讀取刀具的初始長(zhǎng)度值，然后將初始值保存在BK_Mikro_9中。當(dāng)對(duì)刀具進(jìn)行破損檢測(cè)時(shí)，BK_Mikro_9會(huì)自動(dòng)比較當(dāng)前測(cè)量值和初始值，當(dāng)誤差超過(guò)設(shè)置范圍后BK_Mikro_9會(huì)向系統(tǒng)輸出KO信號(hào)，通知系統(tǒng)檢測(cè)的刀具已破損。整個(gè)測(cè)量過(guò)程可分為確定模式（TEACH模式或者測(cè)量模式），開(kāi)始測(cè)量（系統(tǒng)發(fā)出START信號(hào)和二進(jìn)制的刀具代碼給BK_Mikro_9），信號(hào)反饋（測(cè)量結(jié)束后將OK或者KO的比較結(jié)果返回給系統(tǒng)），測(cè)量結(jié)束（等待掃描探頭返回原位后發(fā)出原位信號(hào)給系統(tǒng)）這四個(gè)階段。本例中M54為TEACH模式啟動(dòng)指令，M55為測(cè)量模式啟動(dòng)指令。

3 BK_Mikro_9軟件設(shè)置

在調(diào)試BK_Mikro_9之前，必須在電腦上先安裝好隨機(jī)附帶的測(cè)量設(shè)置軟件，安裝后使用Mini USB數(shù)據(jù)線連接電腦和控制器單元。打開(kāi)軟件后，在“FILE”欄下選擇”NEW”，新建立一個(gè)測(cè)量項(xiàng)目。然后選擇“Premium”和“Degree”，確定了這個(gè)項(xiàng)目為高級(jí)角度測(cè)量。

BK_Mikro_9軟件中有6個(gè)單獨(dú)的設(shè)置界面，它們的作用分別是：

Function Settings：每一把刀具的標(biāo)定長(zhǎng)度、標(biāo)定公差、BK_Mikro_9的掃描強(qiáng)度、速度、精度、以及BK_Mikro_9的運(yùn)動(dòng)方式如何配合機(jī)床動(dòng)作，都可以在此設(shè)定。即任意一把刀具，均可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，想回原點(diǎn)給信號(hào)還是打到刀尖就給信號(hào)都可以設(shè)置。每一把刀具的標(biāo)定公差都可以單獨(dú)操作放大些或縮小些。

Global Settings：可設(shè)定順時(shí)針逆時(shí)針（Rotation Direction），斷電通電后自動(dòng)回原點(diǎn)（Power On Move），返回過(guò)程的異常是否監(jiān)控（Return Travel Monitoring）等。

Output Settings：這里主要負(fù)責(zé)設(shè)定OUT端子的常開(kāi)常閉，以及什么時(shí)候給輸出信號(hào)到機(jī)床，是回原點(diǎn)給還是在檢測(cè)位置給，以及OK/NG信號(hào)輸出狀態(tài)的延時(shí)設(shè)定。

Input Settings：這里主要負(fù)責(zé)設(shè)定IN端子的輸入內(nèi)容。

Fieldbus：這里可以用于設(shè)置總線（Profibus或者Devicenet）。

Defailt Setting：這里主要用于設(shè)置OUT輸出信號(hào)的狀態(tài)。BK_Mikro_9最多有4個(gè)輸出信號(hào)。OK和KO（NG）這2個(gè)輸出對(duì)應(yīng)的是Out1 Function，Out2 Function。一般Out4不需要用到，而Out3則通常用來(lái)發(fā)出HomePos信號(hào)， 當(dāng)我們?cè)O(shè)置好軟件后，既可以使用M54指令TEACH每把刀具了。BK_Mikro_9會(huì)自動(dòng)將TEACH的每把刀具信息建立在軟件中。當(dāng)所有刀具TEACH完畢， NK_Mikro_9的設(shè)置工作就全部完成了，用戶可以在以后的加工中按需要使用M55指令進(jìn)行刀具檢測(cè)。

因傳統(tǒng)機(jī)械方式和接觸式觸碰，BK_Mikro_9乍看不像是一個(gè)高科技產(chǎn)品。但正是這種方法確保了BK_Mikro_9系統(tǒng)的高可靠性、易使用維護(hù)、不受各種切削液，油污碎屑的影響（IP67），從而保證了BK_Mikro_9系統(tǒng)在臥式機(jī)床上精準(zhǔn)穩(wěn)定的長(zhǎng)久使用。通過(guò)使用BK_Mikro_9節(jié)約了工件測(cè)量和刀具維護(hù)時(shí)間，提高了臥式加工中心的使用效率，從而實(shí)現(xiàn)了臥式加工中心性能的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]張凱.刀具破損識(shí)別系統(tǒng)在Sinumerik 840D操作系統(tǒng)的臥式加工中心上的應(yīng)用[J].金屬加工：冷加工，2012（14）：66-67.