1     免责声明

本使用手册及样例包目录内所包含文档、PLC程序、机床可执行程序（MPF、SPF、…）、电气图，可能与用户实际使用不同，用户可能需要先对例子程序做修改和调整，才能将其用于测试。本例程的作者和拥有者对于该例程的功能性和兼容性不负任何责任，使用该例程的风险完全由用户自行承担。由于它是免费的，所以不提供任何担保，错误纠正和热线支持，用户不必为此联系西门子技术支持与服务部门。

对于在使用中发生的人员、财产损失本公司不承担任何责任，由使用者自行承担风险。

以上声明内容的最终解释权归西门子（中国）有限公司所有，后续内容更新不做另行通知。

 

 

2     行业应用场景

本应用主要适用于铝压铸零部件如：汽车、5G等孔和螺纹较多的产品的高效低成本加工。适合一线代加工企业，成本控制较严、良品率要求较高、一次装夹数量较多因断刀导致批量报废造成损失的企业。本应用主要利用微动开关实现断刀检测，可装在夹具上检测刀具，相对于使用对刀仪成本较低，安装便捷。可配合自动化夹具与自动线实现全自动加工。


3     概述

在实际批量生产中因会使用到多把刀具完成产品的切削，如果中间出现刀具断刀或者刀具损坏在产品中（钻头、丝锥）会导致后续刀具关联性损坏、产品的报废，会对实际生产造成较大的困扰以及经济损失。

一般解决这个问题的办法是购买z轴对刀仪即能对刀又能检测断刀，但是成本会比较高，大约在4000-20000RMB不等，

本文介绍的方法是使用价格较低的防水微动开关，触发信号实现断刀检测，来保护后续加工刀具以及产品。

原理分析：分析Z轴对刀仪的接线以及触发原理可以得出系统是通过输入信号0或1和Z轴实际位置与设定值进行对比计算得出是否超过设定值从而输出报警。

 

4     要求

4.1      硬件要求

image.png

4.2      软件版本要求

•        828D V4.5以上

4.3      其他要求

•        本文应用为批量生产监测钻头丝锥等易损刀具的是否断刀，重复测量精度在0.2mm 所以不适合监测刀具磨损、测量刀具长度。

5     调试或使用步骤

5.1     检测硬件选型

image.png

5.2     电气接线原理图

image.png

5.3     相关机床参数

MD13200[0]

$MN_MEAS_PROBE_LOW_ACTIVE

=0第一测量信号高电平24V有效

=1第一测量信号低电位有效

MD13200[1]

$MN_MEAS_PROBE_LOW_ACTIVE

=0第二测量信号高电平24V有效

=1第二测量信号低电位有效

MD52740

$MCS_MEA_FUNCTION_MASK

Bit0=0:工件测头信号为第1测量输入口（默认）

Bit0=1:工件测头信号为第2测量输入口

Bit16=0:刀具测头信号为第1测量输入口

Bit16=1:刀具测头信号为第2测量输入口（默认）

P0728


Bit11=0 ：设定X122.13 为输入端

Bit15 =0 ：设定X132.13为输入端

注释：PPU上端口X122/X132的信号可以设置为输入信号，也可以设置为输出信号，连接测头需要将X122/X132接口的13设定为输入信号（bit11/bit15 不勾选）。

5.4     连接测试

 当我们完成硬件连接时，需在系统侧进行测试信号是否能正常输出

手动按压微动开关，观察R0722 Bit11或Bit15 的信号状态是否有0，1变化，有变化证明测头信号正确，若无变化请检查电气接线。

image.png

  编辑示例程序进行测试

在MDA方式或AUTO方式下执行一下程序：

G1 G90 X100 F100 MEAS=1          ;在执行此程序时手动触发测头1后，将删除余程直接转到下一段程序

X200 MEAS=2                                ;在执行此程序时手动触发测头2后，将删除余程直接转到下一段程序

M30

5.5     测量程序指令

 image.png

6     应用案例

6.1     背景

image.png

如图在此案例中需要先打孔攻丝然后进行内壁的粗精加工，需使用到精镗刀、粗镗刀、面铣刀、PCD定制刀具等刀具，如果不监测前面钻头丝锥是否发生破损或者断裂会导致后续相关刀具损坏以及多工位的产品报废。

微动开关直接设计安装在夹具上使用快接连接到系统，方便更换夹具

6.2     案例接线

本案例使用测量接口X122.13

需设置参数

image.png

中间继电器以及X122.13接线

image.png

6.3     检测程序原理

image.png

检测原理：本案例未使用机械坐标来编写测量程序，因检测微动开关跟随夹具，所以检测程序需要根据不同的夹具进行修改并不能实现通用，即编写检测程序以工件坐标系编写跟随夹具，当然如果固定在机床上那么也是可以做通用型测量程序。

6.4     编写断刀检测程序

检测程序名：（TOOL）

;断刀检测程序

R240=-13.57                                        ;实际测得落差值

R251=-259                                           ;X坐标点

R252=-55                                             ;Y坐标点

R253=R240+20                                    ;安全高度

R254=R240-3                                       ;最大检测深度

R269=0.5                                              ;最大允许误差值

M9                                                        ;关闭冷却

M5                                                        ;主轴停止

G75Z0                                                   ;主轴回标定点（零点位）

G507G0G90X=R251   Y=R252               ;使用工件坐标系编写测量

G90 G1 MEAS=1   Z=R253 F8000          ;带检测快速到达安全高度

M90                                                      ;打开喷气

STOPRE                                                  ;停止预读

G90 G1   Z=R254 MEAS=1 F800           ;带余程删除的测量

STOPRE

R265=$AA_IW[MZ1]                           ;将实际Z轴位置写入R265

M91                                                    ;关闭喷气

G75Z0

R270=ABS(R240-R265)                      ;计算差值

IF   R270>R269 GOTOF LN3                ;按照计算结果跳转

GOTOF ENDE

 

LN3:

SETAL(65001,"刀具损坏，请联系调机") ;刀具发生断刀时输出报警

 

ENDE:

G75 Z0

M8                                                          ;打开刀具冷却

M46                                                        ;打开机床喷淋

M17

注释：OEM定义指令如冷却液机床喷淋等需要根据实际机床进行设定。

经实际重复检测测试，重复检测误差在0.2mm以内，满足检测定心钻、钻头、丝锥等易损刀具，客户实际案例目前一直在使用，有效的保护了后续镗刀、PCD定制刀具。

7     参考文献

SINUMERIK 828D简明调试手册     07/2019

840Dsl_828D_meas_cycles_progr_man_0721_zh-CHS2021 07/2021

8     作者/联系人

Tian Jin

2021.08.20