数控滚齿机中刀具的保护

李清

（中国重汽集团大同齿轮公司设备动能部，山西 大同 037000）

引言

滚齿机的主要功能是刀轴与工件轴的绝对同步，不同的速比会加工出不同齿数模数的齿轮。在加工过程中刀轴与工件轴必须始终保持恒定的速比，以确保各种齿轮的加工，否则将会出现乱齿，严重时会造成刀具的损坏，给公司带来严重的经济损失。

随着数控技术的发展，数控滚齿机已非常普及。四轴以上的数控滚通过软件控制实现刀具与工件的EGB同步，由编来实现齿轮的各种工艺要求，提高了自动化生产水平及生产效率。实际使用中有的数控滚齿机存在打刀的现象。现场勘察分析发现，在滚齿过程中，工件轴失去了与刀具轴同步功能的控制，转速下降甚至工件轴停转，而刀具轴不停造成工件废损及刀具损坏。鉴于这种情况的，我们提出增加并完善刀具急退功能，即在工件轴转速降低时，刀轴紧急后退至安全位置，以保护刀具，同时也可减少工件的废损，保障半成品齿轮的二次加工。

1 原理分析

工件轴速度设定门槛值（标准值），实际转速高于门槛值时，即认为电子齿轮同步功能仍然存在，低于门槛值时，则认为同步功能已经丧失，机床自动退刀于一个安全位置。以FANUC 0i—MC系统为例，说明实现该功能的具体思路与技术方法。

通过系统的窗口功能读取工件轴转速的实际值，PMC实时监控工件轴实际转速与标准速度值的差值，在工件实际转速低于标准值时，给系统发出一个中断信号，系统在接收到中断信号后，调用一个中断宏程序，将刀具进给轴退到安全位置，并使系统产生报警。

2 工件轴速度实际值的获取

系统PMC提供了很多窗口功能，利用读取各轴实际速度值的代码为26的窗口功能，来实现工件轴实际速度值的读取，并存储于指定的D地址中，再通过PMC各种指令对实际值进行比较，以输出中断信号。

PMC读取各轴实际速度值的窗口功能应用如图1：

输入数据构成：

图1 读取各轴实际速度值功能输入数据构成

设定轴实际速度值的控制数据地址为D100，则实际速度值的存储地址为D110-D113，自动运行信号为F0.5，主轴速度到达信号为F45.3，则PMC控制梯形图编制如图2：

图2 读取各轴速度值功能的PMC控制程序

说明：

1）在程序自动运行以及主轴（刀具轴）速度到达后开启读取功能；

2）定义窗口功能为读取各轴实际速度值功能，功能序号为26，并确定实际值D数据操作区的首地址为D100；

3）定义结束代码（可以不设定）；

4）定义数据长度工资L=4，4个字节；

5）定义数据属性n=4，n为控制轴，4为C轴；

6）执行各轴速度实际值读取功能，读取结束信号为R150.2，并将数据存于D110-D113中；

7）存储数据与标准数据进行比较；

8）实际转速低于标准值时，R9000.1置1，产生中断信号及报警信号。

3 中断型用户宏程序功能的应用

见图3，在执行程序时，来自机床的中断输入信号（uint）可以调用另一个程序。该功能称为中断型用户宏程序功能。

中断型用户宏程序功能允许在程序执行期间在任一程序段调用另一个程序。这就可使程序根据随时变化的条件实时地运行。

1）当检测到刀具的异常状态时，用外部信号启动异常过程的处理；

2）加工运行的顺序由另一个加工操作中断而不取消现在的运行；

3）以固定的间隔，读取与现在加工有关的信息。

以上所叙为中断型用户宏程序功能中的适应控制应用。

转而执行由P××××指令的程序。在M97指定后，中断信号（UINT，在图中用*标记）的输入被忽略。并且，在中断程序执行期间，不得输入中断信号。

FANUC系统应用设定：

1）中断型用户宏程序功能格式指定中断指令：

M96 P0000；用户宏程序中断有效

M97；用户宏程序中断无效

2）用户宏程序中断控制的M代码

在一般情况下，用户宏程序中断由M96和M9控制。但是，这些代码可能已被某些机床制造厂用于其它用途（例如，M功能或宏程序M代码调用）。由于这个原因，可用MPR（参数6 003的4位）设定用户宏程序中断控制的M代码。

当设定该参数指定用M代码调用中断型宏程序时，应将M代码设在参数6 033和6 034中：在参数6 033中设定使用户宏程序中断有效的M代码，而在参数6 034中设定使用户宏程序中断无效的M代码。

3）对用户宏程序的中断信号unit《G53.3》进行处理，如图4所示。

图4 用户宏程序的中断信号

其中R0.0是内部继电器，我们可以通过外部按钮信息变量及报警信息等系列情况，来触发R0.0线圈，从而使中断信号G53.3在所需要的条件下得以实现。

4）对用户宏程序的参数设定

主要设定参数：MUS、MCY、MSB、MPR、TSE、MIN及MSK等。

4 中断程序在主程序中的应用

在主程序中，首先定义电子齿轮同步参数，并启动刀具主轴。当主轴速度到达后开启中断控制功能，实时监控工件轴的实际速度。当工艺程序执行完毕后取消中断功能。主程序及中断宏程序编制如下：

主程序O1001；

G90M98G80；

G00X180.0Z315.0;

G81T37Q4.375L1P0;

M03S200;

M96P0051;

滚齿程序；

M97;

回原点及辅助功能结束；

M02;

中断宏程序O9011；

G91G00X-20;

#1100=1;

M99;

5 结语

在对两台经常发生打刀的YK3132CNC4型四轴数控滚齿机的控制LADDAR程序及加工程序进行了急退功能完善实施后，通过三个月的使用监控，在工件轴速度异常时，刀具轴能够急退至安全位置，有效地保障了刀具避免废损，效果良好，可以再同类机型中推广。