1 引言

　　在機械加工中，刀具磨損在所難免，而刀具的磨損將使加工零件的尺寸發生變化，所以當刀具切削一定時間后，必須對刀具磨損值進行適當調整，但傳統的測量與補償操作均由人工完成。為了確保加工質量與效率，必須減少人為的測量誤差，實現刀具自動測量與補償。當監控的磨損量達到預設值的時候，系統自動退出并產生提示，避免被加工件尺寸超出規定的公差帶而報廢。本文主要介紹利用數控系統現有的跳轉功能與宏功能，達到上述目的的應用實例。

2 自動補償原理與動作流程

　　2.1 自動補償原理與特點

　　刀具補償：刀具在磨損或經過重新刃磨后，引起刀具安裝在機床上時切削刃的位置產生變化，為獲得加工零件的尺寸精度，需要對刀具切削刃位置變化進行補償，即按新的切削刃位置對機床的進給切削位置尺寸參數進行修正。人工干預的測量與補償：停止加丁后通過千分尺等量具測量實際丁件尺寸，并以該尺寸與圖樣尺寸之差作為修正值，手動輸入至數控系統面板上相應的刀偏中。特點是設備簡單，但效率低，對操作人員技術要求高。自動完成的測量與補償：加工中或停止加工后，通過測量頭等自動檢測儀器檢測刀刃實際位置。由數控系統自動計算并修正相應的刀偏值。特點是設備要求較高，但效率高，對操作人員技術要求低。

　　2.2自動補償流程圖

　　通過編制宏程序控制自動補償的動作流程，實現刀具磨損的自動補償功能，具體動作流程如圖1所示。

3 跳轉功能

　　3.1 代碼功能

　　數控系統提供的G31代碼在執行期間，若檢測到了外部跳轉信號(X3.5)，則中斷該代碼的執行，轉而執行下一程序段。該功能口丁用于丁件尺寸的動態測量(如磨床)、對刀測量等。本文借助此功能，結合外部測量信號，完成刀具位置信息的采集，用以計算刀具磨損的修正值。

　　3.2 代碼格式G3l IP_F-

　　其中IP為軸移動目標終點的坐標，F為軸移動速度。

　　3.3代碼說明

　　(1)X3.5信號有效時，絕對坐標位置數據被存儲在系統相應的宏變量中，同時結束G31程序段的移動。

　　(2)為避免CNC停止軸時加減速處理的影響，G31的進給速度應適當降低，以保證停止位置精度。

4 宏程序相關變量介紹

　　4.1 系統變量

　　系統變量，用于讀和寫NC內部數據，例如刀具偏置值、當前位置數據與模態信息等等，系統變量是自動控制和通用加工程序開發的基礎。由于參照系統的不同，相關系統變量也有一定差別，在此僅列出與本文相關的部分變量。具體見表1。

4.2 公共變量

　　公共變量，在不同的宏程序中的意義相同，可被不同的宏程序同時分享，其中#100～#199在斷電時被初始化為NULL，#500～#999斷電記憶，直至被重新定義。

　　4.3 局部變量

　　局部變量，在同一個宏程序中，用于傳遞參數、存儲數據，例如運算結果。當斷電時，局部變量被初始化為NULL。調用宏程序時自變量可對局部變量賦值，實現參數傳遞，具體的對應關系見表2。

5 宏程序開發實例

　　下面以測量刀具在X軸方向上的磨損值為例，說明宏程序在數控機床上實現刀具磨損自動測量與補償的應用，程序與注釋詳見表3、表40測量設備分別為GSK988T車銑復合數控系統，RENISHAW公司的HPMA高精度自動對刀臂。通過宏程序控制刀具切削刃去觸發固定在機床上的對刀臂觸頭，以采集相關位置數據，用干計算刀具磨損的修正值，具有高靈敏度特點，避免人工測量的誤差。在測量之前先確定機床類型，然后設定測最參數，如測量位置在工件坐標系中的坐標、測量過程中的最大移動距離、測量時的移動速度、刀具磨損極限值等。

6 結語

　　以上為筆者提出的一種基于宏程序的刀具自動測量與補償設計思想，在配備有跳轉功能與外部測量信號的數控機床匕執行本文所提供的測量宏程序，即可實現刀具磨損的自動測量與補償功能。在降低工人勞動強度的同時，提高了加工與測量的精度和效率，并且可通過相關報警信號及時通知機床管理者對相關刀具進行更換。