基于參數(shù)賦值指令來減少CNC精密加工http://m.depontis.com/參數(shù)調(diào)用“事故”的方法
通過分析某次數(shù)控加工中因參數(shù)調(diào)用錯(cuò)誤引發(fā)的質(zhì)量事故，結(jié)合數(shù)控編程中參數(shù)賦值指令的應(yīng)用，提出一種利用參數(shù)賦值指令的組合宏程序作為固定程序開頭，用以填寫加工程序所需的各類參數(shù)值，再通過宏程序中條件語句及相應(yīng)的參數(shù)賦值指令對加工程序調(diào)用的參數(shù)代碼進(jìn)行分析判斷并精確賦值，當(dāng)組合宏程序運(yùn)行時(shí)，將自動(dòng)完成各類參數(shù)值的設(shè)定。以此來代替常規(guī)模式下操作人員去主動(dòng)識(shí)別加工程序中的參數(shù)代碼及在CNC儲(chǔ)存器中的寫入工作，避免因參數(shù)漏填或填寫的位置與程序調(diào)用的位置不一致而造成的質(zhì)量事故。此方法經(jīng)實(shí)際運(yùn)用驗(yàn)證，效果良好，有效避免了因各類參數(shù)填寫位置與程序指令調(diào)用位置不一致而導(dǎo)致的質(zhì)量事故。
1 序言
筆者公司在加工某批產(chǎn)零件時(shí)，其中一件因加工的特征孔位置偏移，致使零件報(bào)廢，造成較大質(zhì)量損失。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，使用的加工程序已經(jīng)過驗(yàn)證、固化，加工中心操作人員也為技師級(jí)高水平技能工人，但為何還會(huì)發(fā)生此類質(zhì)量事故，經(jīng)過分析了解，操作人員在進(jìn)行工件加工坐標(biāo)系原點(diǎn)找正后，將相關(guān)位置參數(shù)習(xí)慣性儲(chǔ)存于坐標(biāo)系指令G54所對應(yīng)的存儲(chǔ)位置，但由于程序員在程序編制中設(shè)定的工件加工坐標(biāo)系為G55，產(chǎn)生參數(shù)寫入位置與程序中指令調(diào)用位置不一致，因此造成程序“跑偏”，發(fā)生此次質(zhì)量事故。聯(lián)系以往出現(xiàn)的幾次同類質(zhì)量問題，不禁思考是否有避免或減少此類質(zhì)量事故的方法。
對質(zhì)量事故的發(fā)生原因深入分析后，本文另辟蹊徑，提出一種利用參數(shù)賦值指令組合宏程序作為固定程序開頭[1]，用以直接填寫各類加工相關(guān)參數(shù)，在加工程序運(yùn)行時(shí)，通過參數(shù)賦值指令自動(dòng)識(shí)別并把設(shè)定的參數(shù)寫入對應(yīng)的CNC儲(chǔ)存器，代替原有的先填寫相關(guān)參數(shù)至CNC儲(chǔ)存器中、后通過指令代碼來調(diào)用的“常規(guī)”模式[2，3]，此方法較常規(guī)手動(dòng)填寫參數(shù)方式，更便于操作人員進(jìn)行加工相關(guān)參數(shù)的設(shè)定及檢查，同時(shí)可避免因參數(shù)漏填或?qū)懭氲奈恢门c程序調(diào)用的位置不一致而造成的質(zhì)量事故。經(jīng)過一段時(shí)間的測試，使用效果良好，此后再未發(fā)生此類質(zhì)量事故。
2 質(zhì)量事故原因分析
經(jīng)過對CNC操作人員工作流程梳理分析后發(fā)現(xiàn)，此類質(zhì)量事故出現(xiàn)主要由于以下3個(gè)原因[4]。
（1）程序中參數(shù)指令代碼識(shí)別錯(cuò)誤 加工參數(shù)及信息寫入前，我們會(huì)對加工程序里的相關(guān)指令代碼，如工作坐標(biāo)系、刀具半徑補(bǔ)償號(hào)、刀具長度補(bǔ)償號(hào)等參數(shù)代碼進(jìn)行查驗(yàn)識(shí)別并記錄。但偶爾會(huì)因?yàn)椴僮魅藛T疏忽大意、記錯(cuò)或遺漏相關(guān)信息，造成后續(xù)參數(shù)寫入位置與程序指令調(diào)用位置不一致，從而引發(fā)質(zhì)量事故。
（2）參數(shù)寫入過程中輸入錯(cuò)誤或遺漏 加工參數(shù)及信息寫入儲(chǔ)存器是操作人員手動(dòng)輸入，而儲(chǔ)存器中往往還有前一道程序設(shè)置的參數(shù)，在重新寫入新參數(shù)對其覆蓋時(shí)，也會(huì)偶發(fā)性地發(fā)生輸入錯(cuò)誤或遺忘性輸入（因前一道程序設(shè)置的參數(shù)還在，操作人員誤認(rèn)為已經(jīng)進(jìn)行了參數(shù)輸入）。
（3）復(fù)查階段的忽視或遺漏 復(fù)查階段需對前2種情況進(jìn)行復(fù)查，排除輸入錯(cuò)誤和檢查遺漏，但部分操作人員經(jīng)常忽視這一過程或復(fù)查不仔細(xì)，造成錯(cuò)誤未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而引發(fā)質(zhì)量問題。綜合歸納可以看出，此類質(zhì)量問題還是因?yàn)椴僮魅藛T在平時(shí)工作中疏忽大意而造成的，因此，簡化操作流程、減少操作人員主觀行為就是減少或避免參數(shù)調(diào)用“事故”的方法之一。
3 參數(shù)賦值指令組合宏程序使用介紹
3.1 參數(shù)賦值指令組合宏程序應(yīng)用思路
在數(shù)控編程中，參數(shù)賦值指令是較常用到的一種高級(jí)指令，又稱為可編程參數(shù)設(shè)定指令，主要用于檢測、刪除、寫入系統(tǒng)變量值，例如坐標(biāo)系值、刀具補(bǔ)償值及其他設(shè)定值等，利用參數(shù)賦值指令，在程序運(yùn)行中就能實(shí)時(shí)檢測、刪除、寫入所需的系統(tǒng)參數(shù)，為后續(xù)的加工程序提供正確系統(tǒng)參數(shù)值及加工參數(shù)值[5，6]。因此，我們考慮可在程序開頭，設(shè)定一組用戶變量，用以填寫加工程序所需的各類參數(shù)值，再利用宏程序條件語句及相應(yīng)的參數(shù)賦值指令對加工程序調(diào)用的參數(shù)代碼進(jìn)行分析判斷并精確賦值，當(dāng)組合宏程序運(yùn)行時(shí)，將自動(dòng)完成各類參數(shù)值的設(shè)定。以此來代替常規(guī)模式下操作人員去主動(dòng)識(shí)別加工程序中的參數(shù)代碼并在CNC儲(chǔ)存器中的寫入工作，避免因參數(shù)漏填或填寫的位置與程序調(diào)用的位置不一致而造成的質(zhì)量事故。
3.2 操作流程對比
常規(guī)的操作流程如圖1所示。新方法流程如圖2所示。
圖1 常規(guī)操作流程
圖2 新方法流程
3.3 參數(shù)賦值宏程序使用示例
下面以西門子828D系統(tǒng)為對象，使用示例如圖3所示。
圖3 宏程序使用示例
參數(shù)賦值指令組合宏程序具體內(nèi)容如下[7]。
（相關(guān)參數(shù)值設(shè)定）
R1=10; 設(shè)定坐標(biāo)系X值10
R2=20; 設(shè)定坐標(biāo)系Y值20
R3=30; 設(shè)定坐標(biāo)系Z值30
R4=1; 設(shè)定程序刀具號(hào)T1
R5=1; 設(shè)定程序刀補(bǔ)號(hào)D1
R6=10; 設(shè)定刀具補(bǔ)償值10
G54; 設(shè)定工件坐標(biāo)系地址
（加工程序準(zhǔn)備）
T=R4 M06; 調(diào)用1號(hào)刀
D=R5;調(diào)用1號(hào)刀補(bǔ)
G40;取消刀具半徑補(bǔ)償
（通過參數(shù)指令把前面設(shè)定的參數(shù)值寫入程序代碼對應(yīng)的系統(tǒng)變量中）
R7=$P_GG[8];檢測識(shí)別當(dāng)前調(diào)用坐標(biāo)系號(hào)
IF R7==2 GOTOF AA;如識(shí)別為G54跳轉(zhuǎn)AA
IF R7==3 GOTOF BB;如識(shí)別為G55跳轉(zhuǎn)BB
IF R7==4 GOTOF CC;如識(shí)別為G56跳轉(zhuǎn)CC
IF R7==5 GOTOF DD;如識(shí)別為G57跳轉(zhuǎn)DD
AA:$P_UIFR[1]=ctrans(x,R1,y,R2,z,R3)；
GOTOF HH；
BB:$P_UIFR[2]=ctrans(x,R1,y,R2,z,R3);
GOTOF HH；
CC:$P_UIFR[3]=ctrans(x,R1,y,R2,z,R3);
GOTOF HH；
DD:$P_UIFR[4]=ctrans(x,R1,y,R2,z,R3);刪除識(shí)別的工件坐標(biāo)系在CNC儲(chǔ)存器原有X、Y、Z坐標(biāo)值，并重新為X、Y、Z分別按設(shè)定值進(jìn)行賦值10,20,30
HH:TC_DP6[R4,R5]=R6;1號(hào)刀1號(hào)刀補(bǔ)按設(shè)定刀具補(bǔ)償值賦值10
1）程序運(yùn)行前CNC儲(chǔ)存器設(shè)定狀態(tài)。為方便對比，對程序運(yùn)行前CNC儲(chǔ)存器相關(guān)參數(shù)統(tǒng)一設(shè)定為100（見圖4）。
a) X、Y、Z值
圖片
b）刀補(bǔ)號(hào)
圖4 程序運(yùn)行前CNC儲(chǔ)存器參數(shù)
2）運(yùn)行參數(shù)賦值指令組合宏程序后CNC儲(chǔ)存器設(shè)定狀態(tài)。運(yùn)行參數(shù)賦值指令組合宏程序后，通過圖5可以看出，CNC儲(chǔ)存器中G54坐標(biāo)系的X、Y、Z值分別賦值為相應(yīng)的設(shè)定值，而其他坐標(biāo)系值沒有變化，T1號(hào)刀具中1號(hào)刀補(bǔ)值也賦值為設(shè)定的刀具補(bǔ)償值。
a) X、Y、Z值
圖片
b）刀補(bǔ)號(hào)
圖5 程序運(yùn)行后CNC儲(chǔ)存器參數(shù)
由圖4和圖5對比可知，參數(shù)賦值指令組合宏程序運(yùn)行后，組合宏程序成功識(shí)別了操作人員選擇的工作坐標(biāo)系號(hào)及刀具補(bǔ)償號(hào)，并將操作人員在參數(shù)賦值指令組合宏程序中設(shè)定的相關(guān)參數(shù)準(zhǔn)確寫入識(shí)別的系統(tǒng)變量在CNC儲(chǔ)存器中的位置，代替了常規(guī)模式下操作人員去主動(dòng)識(shí)別加工程序中的參數(shù)代碼并在CNC儲(chǔ)存器中的寫入工作，避免了手動(dòng)情況下的識(shí)別錯(cuò)誤及各類輸入錯(cuò)誤[8]。
3.4 參數(shù)賦值指令組合宏程序使用優(yōu)缺點(diǎn)
經(jīng)過一段時(shí)間的測試運(yùn)用，使用參數(shù)賦值指令組合宏程序來自動(dòng)識(shí)別并寫入系統(tǒng)參數(shù)的新方法與常規(guī)的手動(dòng)填寫的方法相對比，有以下優(yōu)勢及不足之處[9]。
（１）新方法的優(yōu)勢 優(yōu)勢具體分析如下。
1）通過在加工程序中增加固定格式的程序開頭（參數(shù)賦值指令組合宏）供操作人員填寫加工相關(guān)參數(shù)?？梢詼p少操作人員運(yùn)行程序時(shí)需先識(shí)別加工程序中設(shè)置的工件坐標(biāo)系、刀具補(bǔ)償號(hào)、刀具補(bǔ)償值等參數(shù)代碼信息，再將相關(guān)參數(shù)輸入到加工程序調(diào)用的CNC儲(chǔ)存器相應(yīng)位置，有效避免了操作人員因漏填或填寫參數(shù)的位置與程序調(diào)用的位置不一致而造成的質(zhì)量損失和安全事故。
2）對加工程序參數(shù)的集中填寫設(shè)定，使操作人員對加工參數(shù)的檢查及填寫更加方便直觀，操作簡捷，無需再去CNC儲(chǔ)存器中各系統(tǒng)變量里切換填寫、查看和檢查。
3）參數(shù)賦值宏程序可做成標(biāo)準(zhǔn)模塊，內(nèi)置于CAM軟件相關(guān)后處理中，程序后處理時(shí)開頭自動(dòng)添加參數(shù)賦值組合宏程序，編程人員使用時(shí)方便，加工程序也較為簡潔直觀。
4）該參數(shù)賦值宏程序參數(shù)填寫項(xiàng)目可根據(jù)用戶使用需要進(jìn)行添加或刪除相關(guān)參數(shù)設(shè)置及相應(yīng)參數(shù)賦值代碼，例如工件坐標(biāo)系精確值、刀具長度補(bǔ)償值、多個(gè)刀具補(bǔ)償值等，可以完全代替常規(guī)手動(dòng)參數(shù)輸入方式。
5）此新方法同樣適用于FANUC等數(shù)控操作系統(tǒng)[10]，只需按對應(yīng)操作系統(tǒng)的編程格式進(jìn)行編制及替換對應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)賦值指令即可，推廣性高。
6）參數(shù)賦值宏程序第三部分（賦值指令部分）可做成固定子程序，程序開頭只保留加工參數(shù)填寫項(xiàng)，這樣更簡明直觀。
（2）新方法的不足 不足之處具體分析如下。
1）工作坐標(biāo)系值只能手工寫入，原常規(guī)操作中部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)可在一定程度上在零件找正后自動(dòng)寫入，為此增加了一定的工作量。
2）新操作方式對操作人員習(xí)慣有所改變。
3）需具有一定編程基礎(chǔ)的編程人員根據(jù)工廠設(shè)備、CAM軟件及使用需要對參數(shù)賦值宏程序進(jìn)行定制。
4 結(jié)束語
如今，數(shù)控設(shè)備普及率越來越高，在生產(chǎn)加工中，因各類程序參數(shù)漏填或填寫位置與程序指令調(diào)用位置的不一致而導(dǎo)致的質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生，這對產(chǎn)品的按時(shí)交付及質(zhì)量控制造成一定的影響。此類利用參數(shù)賦值指令組合宏程序來集中填寫加工參數(shù)，通過程序自動(dòng)識(shí)別并寫入CNC儲(chǔ)存器中對應(yīng)位置的方式，代替原有的常規(guī)方式，使加工參數(shù)與程序結(jié)合更加緊密，有效避免程序“跑偏”情況發(fā)生，不失為一種解決CNC參數(shù)調(diào)用“事故”的新方法。
