CN107363644B - 一种刀具安全检测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数控机床技术领域，特别涉及一种刀具安全检测的方法,包括以下步骤：1)对刀检测：检测正确后加工零件，检测错误后报警输出，然后重新对刀；2)刀具寿命时间刷新，并赋值宏变量输出；3)刀具寿命时间到达检测，检测刀具寿命未到，执行第5)步骤，检测刀具寿命已到，执行第4)步骤；5)时间变量清零，机床暂停，更换刀具；6)加工结束；本发明提供一种加工中心刀具寿命管理方法,通过刀具加工时间寿命参数的取值，对刀变量的设置，系统时间变量的刷新设置，宏程序的编制手段，完成刀具在加工过程中的寿命管理功能，另增加了刀具对刀检测功能，解决了在单个零件加工过程中刀具磨损及对刀人工误操作而产生加工事故的问题。
Description
技术领域
本发明属于数控机床技术领域，特别涉及一种刀具安全检测的方法。
背景技术
在机械零件加工过程中，刀具使用标准化、科学化是零件加工质量的重要保证之一，尤其在数控机床及机夹刀具的广泛普及，如何合理、有效、规范地使用刀具是企业生产管理者一项非常重要的工作内容。
例如一些大型机械零件的加工，由于零件大，加工周期长，在加工过程中经常要更换刀片或者刀具，而现在大部分加工点都是采用人工观察的方式来决定是否需要更换新刀片以保证零件的加工质量，这对操作人员的加工素养要求较高，而且不能做到防范于未然，必然会在一定程度上影响零件的加工质量。
如授权公告号为CN 102699763 B的中国发明专利，专利名称为《利用刀具磨损智能测量仪进行测量的方法》，又例如授权公布号:CN 102179728 A的中国发明专利，专利名称为《一种数控刀具磨损智能检测装置》，均是利用智能测量仪来检测刀具磨损情况，设备繁多，且需要电脑控制软件的检测分析，检测设备精度要求高，制造成本高，且需要专业的人士来监控，且会将生产成本提高，普及率较低。
又比如，以往的刀具寿命宏程序均已零件加工个数作为刀具寿命值标准，存在着较大缺陷，不能解决在单个零件的加工过程中刀具磨损问题。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种刀具安全检测的方法,通过刀具加工时间寿命参数的取值，对刀变量的设置，系统时间变量的刷新设置，宏程序的编制手段，完成刀具在加工过程中的寿命管理功能，另增加了刀具对刀检测功能，解决了在单个零件加工过程中刀具磨损及对刀人工误操作而产生加工事故的问题。
本发明的目的是这样实现的：
一种刀具安全检测的方法，包括以下步骤：
1)对刀检测：检测正确后加工零件，检测错误后报警输出，然后重新对刀；
2)刀具寿命时间刷新，并赋值宏变量输出；
3)刀具寿命时间到达检测，检测刀具寿命未到，执行第5)步骤，检测刀具寿命已到，执行第4)步骤；
4)时间变量清零，机床暂停，更换刀具；
5)加工结束。
本发明进一步设置为：对刀检测前，对刀具正常使用时间以及次数的数据进行检测采集，在实施过程中减轻0.1％的提前量。
本发明进一步设置为：编制刀具对刀检测宏程序，以防止人为误操作造成刀具碰撞损坏事故。
本发明进一步设置为：开启系统的刀具寿命功能，填写参数并编制宏程序对刀具寿命逻辑设定，并编制报警信息，以防止刀具超磨损状态下继续加工。
本发明进一步设置为：在加工工程中，Z轴每下切一层数便刷新系统加工运行变量。
本发明进一步设置为：刀具对刀检测错误报警以宏变量报警输出。
本发明进一步设置为：在对刀检测步骤前还需要进行防撞刀步骤，该步骤包括：
(1)程序改进
a：试运行的时候，将每道程序开头的工作台快速移动程序改为以限定的速度移动，程序单段运行，人为控制进给倍率，程序调试完毕工件检验合格后再改为工作台快速移动；
b：试运行的时候，修改程序，使机床X、Y轴联动，机床Z轴不参与联动，单独运动，程序调试完毕后再修改程序使机床X、Y、Z轴三轴联动，程序单段运行，人为控制进给倍率再试一遍，确保无误后正常加工；
c：编程时在程序开始取消刀具长度补偿、半径补偿、固定循环；
d：如果夹具的位置、高度阻碍了机床换刀，应该在编程过程中换刀前将工
作台移动，让开换刀位置；
(2)避免误操作
a：编程结束后，检查程序，确保无错误；
b：工件与刀具装夹牢固；
c：在试加工第一个工件时，将进给倍率调到0，程序单段运行，看清刀具位置正确后随时增加进给倍率，手不离开进给倍率调整开关，发现问题将进给倍率迅速调到0；
d：工件加工过程中操作者不离开机床，时刻注意可能出现的意外情况，熟练使用急停按钮；
e：工件加工过程中不允许操作者自己或他人随意摁操作面板上的按钮；
f：工件加工过程中注意刀具磨损情况，发现刀具崩刃及时修磨或更换，刀柄夹头松了要及时拧紧；
g：检查机床各轴的限位开关和限位挡块是否在正确位置，是否松动；
h：使用固定循环时，检查刀具定位时刀尖方向是否符合要求；
(3)刀具补偿验证
a：工件坐标系界面下的绝对坐标系X1、Y1、Z1的数值为0，才能够对刀；
b：将装在主轴上的刀手动摇到工件表面，以工件表面为基准，工件坐标系界面下的相对坐标系Z2的数值即为刀具长度补偿值，将此数值输入到刀补界面内，每一把刀单独设置长度补偿，将每一把刀的长度补偿值按顺序输入到刀补界面内，此时编程的相对坐标系Z2方向原点与对刀的机床Z方向原点数值统一；
c：试加工工件，程序单段运行，当刀具即将靠近工件时将进给倍率调到0，查看刀具位置、高度是否达到指定位置，正确后再进行下一步操作。
本发明进一步设置为：试加工前，在加工中心机床的工件坐标系界面下，选择外部工件EXT坐标系，将外部工件EXT坐标系Z3轴坐标输入80.00，试加工结束后将外部工件EXT坐标系Z3轴坐标改为0.00。
本发明的有益效果为：
1.程序中加入刀具对刀检测功能，最大限度地消除了人工对刀操作过程中人为失误所造成的加工事故。
2.以零件加工过程中，Z轴每下切一层数便刷新系统加工运行变量，可以圆满地解决刀具在单个零件加工过程中的磨损失效问题，及时回退暂停更换刀具，减少了零件的报废率。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的Z轴方向加工示意图；
图3是本发明的一个加工零件剖视图；
图4是本发明的加工示意图。
图中标号含义：
h-刀具分层下切单位；t-刀具分层下切加工时间。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述：
参见图1、图2所示，一种刀具安全检测的方法，包括以下步骤：
1)对刀检测：检测正确后加工零件，检测错误后报警输出，然后重新对刀；
2)刀具寿命时间刷新，并赋值宏变量输出；
3)刀具寿命时间到达检测，检测刀具寿命未到，执行第5)步骤，检测刀具寿命已到，执行第4)步骤；
4)时间变量清零，机床暂停，更换刀具；
5)加工结束。
进一步设置为：对刀检测前，对刀具正常使用时间以及次数的数据进行检测采集，在实施过程中减轻0.1％的提前量，在程序中加入刀具对刀检测功能，最大限度地消除了人工对刀操作过程中人为失误所造成的加工事故。
进一步设置为：编制刀具对刀检测宏程序，以防止人为误操作造成刀具碰撞损坏事故。
进一步设置为：开启FANUC系统的刀具寿命功能，填写参数并编制宏程序对刀具寿命逻辑设定，并编制报警信息，以防止刀具超磨损状态下继续加工。
进一步设置为：在加工工程中，Z轴每下切一层数便刷新系统加工运行变量，本实施例中，Z轴每层下切1mm刷新系统运行时间变量编程并调试；在零件加工过程中，Z轴每下切一层数便刷新系统加工运行变量，可以圆满地解决刀具(钻头)在单个零件加工过程中的磨损失效问题，及时回退暂停更换刀具，减少了零件的报废率。
进一步设置为：刀具对刀检测错误报警以宏变量报警#3000完成，因宏变量报警提示信息输入必须以“()”格式提示，需要修改系统参数#3204的0位置值，与宏程序“[]”格式冲突，故可能不能输入报警提示文字。
(1)程序改进
a：试运行的时候，将每道程序开头的工作台快速移动程序改为以限定的速度移动，程序单段运行，人为控制进给倍率，程序调试完毕工件检验合格后再改为工作台快速移动，原有程序为G00X10.Z10.改为G01F100X10.Z10.，其中G00为工作台快速移动，速度达到10000-60000mm/min，G01F100指工作台以100mm/min速度移动，X10.Z10.为X、Z轴移动的距离，通过修改程序认为将工作台速度移动大幅度下降，试加工时才能够看清楚刀具、工作台位置，有足够的时间去应对突发事件；
b：试运行的时候，修改程序，使X、Y轴联动，Z轴不参与联动，单独运动，程序调试完毕后再修改程序使X、Y、Z轴三轴联动，程序单段运行，人为控制进给倍率，进给倍率降低再试一遍，确保程序无误后正常加工；
c：编程时在程序开始取消刀具长度补偿、半径补偿、固定循环来消除隐患，如果加工上一个工件时没有加工结束，中途停止，机床会默认程序没有结束，工件位置、刀补还会按原有加工顺序加工，很容易撞刀，因此要在程序第一行加入G90G54G40G49G80，其中G40为取消半径补偿，G49为取消长度补偿，G80为取消固定循环，G90为绝对尺寸指令，G54为工件的坐标系，使工件取消原有循环程序重新开始，安全启动；
d：由于立式加工中心换刀时有一个将刀具从主轴往下拉，旋转后换刀的过程，如果夹具的位置在刀具下面，而且夹具的高度阻碍了机床换刀，应该在编程过程中换刀前将工作台移动，让开换刀位置，在换刀程序上一行加G00X-600.，使工作台向右横移600mm，让开换刀位置，保证换刀时不撞刀；
(2)避免误操作
a：编程结束后，检查程序，确保无错误，重点检查两个方面：1、程序代码有没有输入错误，2、X、Y、Z数值一定要有小数点，例如上述(1)程序改进d措施里的G00X-600.，工作台向右横移600mm，如果不加小数点，输入G00X-600，结果工作台向右横移0.6mm，直接就撞刀；
b：工件与刀具装夹牢固，工件装夹不紧会移位，加工过程中抖动损坏刀具，由于工件移动加工孔不一致有可能撞刀，刀具装夹不紧，刀具会往回缩，加工不到位或者刀具损坏，也有可能在换刀时将刀具甩出，因此工件与刀具都要装夹牢固；
c：在试加工第一个工件时，将进给倍率调到0，程序单段运行，看清刀具位置正确后随时增加进给倍率，手不离开进给倍率调整开关，发现问题将进给倍率迅速调到0，如果程序为G01F100X10.Z10.，进给倍率调到100，工作台以100mm/min速度移动，如果进给倍率调到50，工作台以50mm/min速度移动，进给倍率调到0，工作台以1mm/min速度移动，慢慢加工，试加工时才能够看清楚刀具、工作台位置，有足够的时间去应对突发事件；
d：工件加工过程中操作者不离开机床，时刻注意可能出现的意外情况，熟练使用急停按钮，发现要撞刀第一时间按急停；
e：工件加工过程中不允许操作者自己或他人随意摁操作面板上的按钮，防止撞刀；
f：工件加工过程中注意刀具磨损情况，发现刀具崩刃及时修磨或更换，刀柄夹头松了要及时拎紧，防止刀具甩出或加工不到位；
g：检查机床各轴的限位开关和限位挡块是否在正确位置，是否松动，确保加工中心机床工作台正常运行；
h：使用G76固定循环时，检查刀具定位时刀尖方向是否符合要求，一般来说，在刀具定位时刀尖应该向外，如果装反了，没有加工刃加工，容易撞刀；
(3)刀具补偿验证
a：工件坐标系界面下的绝对坐标系X、Y、Z的数值为0，才能够对刀；
b：将装在主轴上的刀手动摇到工件表面，以工件表面为基准，工件坐标系界面下的相对坐标系Z的数值即为刀具长度补偿值，将此数值输入到刀补界面内，每一把刀单独设置长度补偿，将每一把刀的长度补偿值按顺序输入到刀补界面内，此时编程的Z向原点与对刀的Z向原点数值统一；
c：试加工工件，程序单段运行，当刀具即将靠近工件时将进给倍率调到0，查看刀具位置、高度是否达到指定位置，正确后再进行下一步操作；
通过验证，能够知道刀补是否准确，从而避免了由于对刀错误而引起的撞刀。
上述措施每一个都可以防止撞刀的产生，可以单独实施，也可以组合实施，本发明所述的加工中心防撞刀方法，通过一定的编程技巧，利用各种方法来验证程序，坐标系与刀具长度补偿、半径补偿设置正确，操作过程中手眼并用，避免误操作，有效防止加工中心撞刀，延长加工中心使用寿命，节约维修成本。
在试加工时可以将刀具提升一定的高度，在工件上面虚加工，具体方法为试加工前，在加工中心机床的工件坐标系界面下，选择外部工件EXT坐标系，将Z轴坐标输入80.00，所有刀具都在刀补的基础上提升80mm，按程序走一遍，仔细观察刀具位置，高度，试加工结束后将EXT坐标系Z轴坐标改为0.00，这样试加工时撞刀的可能性会降低80％。
同时，在程序中加入刀具对刀检测功能，最大限度地消除了人工对刀操作过程中人为失误所造成的加工事故；且，以零件加工过程中，Z轴每下切一层数便刷新系统加工运行变量，可以圆满地解决刀具在单个零件加工过程中的磨损失效问题，及时回退暂停更换刀具，减少了零件的报废率。
如图3、图4所示，加工程序如下：
1.主程序
2.子程序
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种刀具安全检测的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)对刀检测前，对刀具正常使用时间以及次数的数据进行检测采集，在实施过程中减轻0.1％的提前量；
2)编制刀具对刀检测宏程序，以防止人为误操作造成刀具碰撞损坏事故；
3)对刀检测：检测正确后加工零件，检测错误后报警输出，然后重新对刀；
4)开启系统的刀具寿命功能，填写参数并编制宏程序对刀具寿命逻辑设定，并编制报警信息，以防止刀具超磨损状态下继续加工；
5)刀具寿命时间刷新，并赋值宏变量输出；
6)在加工工程中，Z轴每下切一层数便刷新系统加工运行变量；
7)刀具寿命时间到达检测，检测刀具寿命未到，执行第9)步骤，检测刀具寿命已到，执行第8)步骤；
8)时间变量清零，机床暂停，更换刀具；
9)加工结束。
2.根据权利要求1所述的一种刀具安全检测的方法，其特征在于：刀具对刀检测错误报警以宏变量报警输出。
3.根据权利要求1所述的一种刀具安全检测的方法，其特征在于：在对刀检测步骤前还需要进行防撞刀步骤，该步骤包括：
(1)程序改进
a：试运行的时候，将每道程序开头的工作台快速移动程序改为以限定的速度移动，程序单段运行，人为控制进给倍率，程序调试完毕工件检验合格后再改为工作台快速移动；
b：试运行的时候，修改程序，使机床X、Y轴联动，机床Z轴不参与联动，单独运动，程序调试完毕后再修改程序使机床X、Y、Z轴三轴联动，程序单段运行，人为控制进给倍率再试一遍，确保无误后正常加工；
c：编程时在程序开始取消刀具长度补偿、半径补偿、固定循环；
d：如果夹具的位置、高度阻碍了机床换刀，应该在编程过程中换刀前将工作台移动，让开换刀位置；
(2)避免误操作
a：编程结束后，检查程序，确保无错误；
b：工件与刀具装夹牢固；
c：在试加工第一个工件时，将进给倍率调到0，程序单段运行，看清刀具位置正确后随时增加进给倍率，手不离开进给倍率调整开关，发现问题将进给倍率迅速调到0；
d：工件加工过程中操作者不离开机床，时刻注意可能出现的意外情况，熟练使用急停按钮；
e：工件加工过程中不允许操作者自己或他人随意摁操作面板上的按钮；
f：工件加工过程中注意刀具磨损情况，发现刀具崩刃及时修磨或更换，刀柄夹头松了要及时拧紧；
g：检查机床各轴的限位开关和限位挡块是否在正确位置，是否松动；
h：使用固定循环时，检查刀具定位时刀尖方向是否符合要求；
(3)刀具补偿验证
a：工件坐标系界面下的绝对坐标系X1、Y1、Z1的数值为0，才能够对刀；
b：将装在主轴上的刀手动摇到工件表面，以工件表面为基准，工件坐标系界面下的相对坐标系Z2的数值即为刀具长度补偿值，将此数值输入到刀补界面内，每一把刀单独设置长度补偿，将每一把刀的长度补偿值按顺序输入到刀补界面内，此时编程的相对坐标系Z2方向原点与对刀的机床Z方向原点数值统一；
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查看刀具位置、高度是否达到指定位置，正确后再进行下一步操作。
4.根据权利要求3所述的一种刀具安全检测的方法，其特征在于：试加工前，在加工中心机床的工件坐标系界面下，选择外部工件EXT坐标系，将外部工件EXT坐标系Z3轴坐标输入80.00，试加工结束后将外部工件EXT坐标系Z3轴坐标改为0.00。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 317099 Wang gutai 35, ancient city street, Linghai City, Taizhou, Zhejiang Applicant after: Qiu Jun Applicant after: Taizhou University Address before: No. 1139, municipal Avenue, Taizhou, Zhejiang Province, Zhejiang Applicant before: Taizhou University Applicant before: Qiu Jun |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20171121 Assignee: Zhejiang Dongyan Technology Co.,Ltd. Assignor: TAIZHOU University Contract record no.: X2020980002641 Denomination of invention: Method for detecting safety of cutter Granted publication date: 20190329 License type: Common License Record date: 20200601 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220707 Address after: 317500 Wenqiao Zhen Qian Yang Xia Cun, Wenling City, Taizhou City, Zhejiang Province (in Zhejiang GongLiang Cutting Tools Trading Center) Patentee after: Wenling GongLiang Cutting Tool Technology Service Co.,Ltd. Address before: 317099 Wang gutai 35, ancient city street, Linghai City, Taizhou, Zhejiang Patentee before: Qiu Jun Patentee before: taizhou university |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A method of tool safety detection Effective date of registration: 20221013 Granted publication date: 20190329 Pledgee: Zhejiang Wenling Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Wenling GongLiang Cutting Tool Technology Service Co.,Ltd. Registration number: Y2022330002562 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |