加工中心刀具基本幾何長(zhǎng)度輸入防錯(cuò)分析

（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

加工中心刀具基本幾何長(zhǎng)度輸入防錯(cuò)分析

紀(jì) 鑫 韓 微 安 韜

（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床向高速度、高精度、高效率、柔性化方向發(fā)展，具有諸多優(yōu)點(diǎn)的五坐標(biāo)加工中心是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向之一。然而在滿(mǎn)足五坐標(biāo)機(jī)床主軸角度變換的前提是確定主軸上的刀具基本幾何長(zhǎng)度。刀具基本幾何長(zhǎng)度是由操作者在對(duì)刀儀上通過(guò)對(duì)刀儀的紅外探測(cè)器測(cè)量，并由操作者將測(cè)量出的刀具基本幾何長(zhǎng)度結(jié)果輸入機(jī)床中完成數(shù)據(jù)傳遞。由于傳遞過(guò)程中存在人為參與，故在輸入刀具基本幾何長(zhǎng)度過(guò)程中容易造成將刀具基本幾何長(zhǎng)度值輸入錯(cuò)誤，進(jìn)而導(dǎo)致工件由于刀具長(zhǎng)度值錯(cuò)誤造成超差，甚至報(bào)廢。

刀長(zhǎng)；防錯(cuò)；程序

1 工作意義

針對(duì)刀具基本幾何長(zhǎng)度人為輸入錯(cuò)誤，建立有效防錯(cuò)機(jī)制，避免因人為輸入刀具基本幾何長(zhǎng)度錯(cuò)誤造成零件超差，產(chǎn)生廢品，減少內(nèi)部質(zhì)量損失。

2 工作內(nèi)容

分析輸入錯(cuò)誤的產(chǎn)生原因，針對(duì)原因制定相應(yīng)的防錯(cuò)方法；查找技術(shù)資料，充分利用現(xiàn)有資源進(jìn)行防錯(cuò)；編制防錯(cuò)程序并對(duì)程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1 刀具基本幾何長(zhǎng)度值輸入錯(cuò)誤的形式

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)刀具基本幾何長(zhǎng)度值輸入錯(cuò)誤形式一般有兩種：（1）數(shù)值基本數(shù)字輸入正確，僅僅是小數(shù)點(diǎn)輸入錯(cuò)誤（即輸入數(shù)據(jù)應(yīng)為154.62，而實(shí)際輸入數(shù)據(jù)15462）；（2）數(shù)值數(shù)字輸入錯(cuò)誤（即輸入數(shù)據(jù)應(yīng)為154.62，而實(shí)際輸入數(shù)據(jù)為145.62）。

2.2 針對(duì)錯(cuò)誤形式制定防錯(cuò)方法

針對(duì)小數(shù)點(diǎn)輸入錯(cuò)誤的形式，經(jīng)過(guò)粗略的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)研，刀具基本幾何長(zhǎng)度一般不會(huì)小于90mm，因此該問(wèn)題可以通過(guò)“比較法”進(jìn)行比較（輸入值應(yīng)大于90mm），如果結(jié)果為“真”，即可繼續(xù)加工；如果結(jié)果為“假”，停止加工，并報(bào)錯(cuò)。

針對(duì)數(shù)值輸入錯(cuò)誤，制定如下方案：

（1）采用外置對(duì)刀儀直接與數(shù)控設(shè)備進(jìn)行交換

操作者在外置對(duì)刀儀上測(cè)量刀具基本幾何長(zhǎng)度值結(jié)果直接自動(dòng)輸入到數(shù)控加工設(shè)備中，可以避免人為參與造成數(shù)值輸入錯(cuò)誤。但該方法需要對(duì)刀儀與加工設(shè)備相連接，且需要中間存儲(chǔ)設(shè)備作為媒介，并對(duì)外置對(duì)刀儀系統(tǒng)進(jìn)行改造，中間存儲(chǔ)介質(zhì)可用DNC等作為媒介，仍然需要對(duì)DNC等系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造費(fèi)用相對(duì)較高。

（2）固定裝夾長(zhǎng)度

該方法是在新件工藝準(zhǔn)備及新件研制階段，由技術(shù)能手及骨干人員與工藝人員共同實(shí)驗(yàn)確定最優(yōu)刀具裝夾強(qiáng)度，并保證該刀具長(zhǎng)度可以最大限度降低刀具振動(dòng)，提高刀具剛性、保證生產(chǎn)效率，由工藝人員將刀具長(zhǎng)度固化到加工程序及工步卡中，當(dāng)操作者再次加工該零件時(shí)，只有按照數(shù)控工步卡中規(guī)定的長(zhǎng)度裝夾刀具，程序才能正確運(yùn)行，否則報(bào)錯(cuò)。但該方法對(duì)操作者要求較高，保證刀具裝夾長(zhǎng)度準(zhǔn)確；在首件研制階段，操作者與工藝人員經(jīng)驗(yàn)較為豐富，確定刀具長(zhǎng)度應(yīng)合理，并保證經(jīng)濟(jì)性；該方法精度較差，操作者每次裝夾長(zhǎng)度的范圍比較寬范，無(wú)法進(jìn)行精確控制；對(duì)工藝人員要求較高，增加較大工作量；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)刀柄系統(tǒng)需要規(guī)范化管理。

（3）物理防錯(cuò)

該方法是采用在夾具固定位置增加對(duì)刀塊，每次更換刀具后將刀具運(yùn)行到該位置，測(cè)量刀具與對(duì)刀塊間的間隙，保證刀具長(zhǎng)度輸入正確。但該方法存在碰撞危險(xiǎn)，在刀長(zhǎng)輸入錯(cuò)誤時(shí)，刀具將直接與對(duì)刀塊進(jìn)行碰撞，降低機(jī)床精度；由于各個(gè)零件結(jié)構(gòu)、形式不同，夾具結(jié)構(gòu)不同，無(wú)法做到統(tǒng)一尺寸控制，需要工藝人員在加工前自行尋找對(duì)刀位置及控制尺寸，推廣性不強(qiáng)，且零件數(shù)量較多，推廣較為困難。

（4）利用機(jī)床內(nèi)置對(duì)刀儀與外置對(duì)刀儀測(cè)量值進(jìn)行比較

操作者在外置對(duì)刀儀測(cè)量刀具基本幾何長(zhǎng)度值并將該數(shù)值輸入到機(jī)床中，然后由數(shù)控程序再次驅(qū)動(dòng)機(jī)床內(nèi)置對(duì)刀儀對(duì)所夾持刀具進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)行記錄，比較兩次結(jié)果，應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)即視為正確，可繼續(xù)加工，否則報(bào)錯(cuò)，停止加工。

通過(guò)對(duì)上述方案進(jìn)行比較，且根據(jù)DMU210P機(jī)床本身特點(diǎn)，決定采用“利用機(jī)床內(nèi)置對(duì)刀儀與外置對(duì)刀儀測(cè)量值進(jìn)行比較”方案進(jìn)行刀具基本幾何長(zhǎng)度輸入錯(cuò)誤防錯(cuò)。

圖1

2.3 基本原理

經(jīng)過(guò)分析，采用“比較法”可以對(duì)“小數(shù)點(diǎn)輸入錯(cuò)誤”及“數(shù)值數(shù)字輸入錯(cuò)誤”兩種錯(cuò)誤方式均有效防范，故采用“比較法”進(jìn)行防錯(cuò)。

所謂“比較法”即是通過(guò)采用機(jī)床內(nèi)置鐳射對(duì)刀系統(tǒng)對(duì)刀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量出的數(shù)值與操作人員在外置對(duì)刀儀測(cè)量并輸入機(jī)床中的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，比較二者的差值在允許的范圍內(nèi)即視為數(shù)值輸入正確，若超出范圍即視為輸入錯(cuò)誤，并使機(jī)床報(bào)警提示，程序結(jié)束。

2.4 程序展示（圖1）

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該防錯(cuò)程序的開(kāi)發(fā)，可以防止由于人為輸入失誤造成的刀具基本幾何長(zhǎng)度錯(cuò)誤，形成有效的防錯(cuò)機(jī)制，降低由于人為錯(cuò)誤造成零件超差、報(bào)廢幾率，間接提高產(chǎn)品質(zhì)量。

[1]穆塔里夫·阿赫邁德，趙大泉，鄭力.加工中心幾何誤差建模分析與誤差補(bǔ)償策略[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2002（11）.

TG71

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