(断刀检测仪)

山东山森数控技术有限公司

产品说明书

S handong shansen Numerical Control Technology Co., Ltd

型号：SFBK21

版本：v3.0

2023版

含动力线和编

码器线，标准

线长 11 米

检测装置

数控机床解决方案专家

1

数控机床在自动加工的过程中，由于切削强度高、温度过高、残留切削、刀具老化等

因素的影响，可能会导致刀具的磨损或断裂，若无法及时发现刀具的损坏，会造成重大生

产甚至安全事故。本产品可以有效检测刀具的磨损或断裂情况，且整个检测过程在刀库中

执行，不占用加工时间。可用于盘式刀库、链式刀库中刀具的检测。

本断刀检测仪包含检测装置、控制器、驱动器、通讯电缆等组成部分，如图1所示。

一、应用简介

二、产品外观

控制器 驱动器 通讯电缆

网线，长 1 米

D 型 插 头

线，长 1 米

图1 断刀检测仪组成部分

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2

检测杆力矩是否平衡对于断刀检测仪的输出结果有显著的影响，检测杆平衡性越好，

测量结果越准确。配重块中心有用于调节平衡的贯穿孔，其固定方式为径向的两个锁紧

孔。

调节方法为：先确认检测板的方向和相对联轴器的位置后，紧固联轴器螺钉，然后侧

向放置，移动配重块至两侧力矩平衡并锁紧，见图2所示。注意，必须要考虑到配重块一侧

的空间满足情况，否则容易引起碰撞。

三 安装说明

3.1配重调节

图2 配重调节顺序图

3

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检测装置中可以调节的有检测板的方向、检测杆左右长度比例、配重块的位置。其

中，检测板的方向，只能和旋转方向垂直；检测杆左右长度比例和配重块的位置，需要满

足力矩平衡要求。

检测装置组件信息如图3和图4所示。

3.2 检测装置

3.2.1 组成和尺寸信息

图3 组件名称

4

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图4 外形尺寸

3.2.2 检测区域信息

图5 工作区域示意图

5

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图5示意图表示了断刀检测仪的检测区域，包括有效检测角度、最大有效检测长度差和

有效检测区域等3个主要信息，图5左右两图分别展示了检测杆最长和最短平衡长度下的3

个信息值。

需要注意的地方如下所述：

1、有效检测区域是理论最大区域，在实际应用中，使用到的区域建议位于A-B段内。

2、实际旋转角度要将检测失效越过理论位置后的空转角度考虑在内，即起始角度和空

转角度的角度差不能超过150°，推荐测量角度范围设置为：起始角度>10°、终止角度

<120°。

3、部分关键量化值：检测次数寿命1000万次；单次检测时间，在有效检测角度内的

时间范围为0.3~1.2s。

本断刀检测仪提供了通用型安装支架，见图6所示，包含检测装置安装板、滑动支架和

支架本体。检测装置安装板具备槽孔，有小范围的调节能力。

通用型支架无法满足特别的安装要求，因此用户可根据实际再制作安装支架。

3.3 通用型支架

6

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警告：断刀检测仪首次安装后，建议

进行振动影响测试，确保安装方式满足使

用要求。

图6 支架组成部分

7

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滑动支架左侧（图7所示）连接检测装置，同时纵向具有90mm左右（123~210mm）的

调节范围。

3.3.1 滑动支架的调节尺寸

图7 滑动支架相关尺寸

8

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3.3.2 支架本体的尺寸说明

支架本体用来连接滑动支架，并通过贯穿槽口和钣金等外部支撑进行连接。

图8 支架本体的相关尺寸

9

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3.3.3 整体安装示意图

根据刀库及刀具的实际使用环境，合理安装支架和检测装置。

1-检测装置，2-滑动支架，3-支架本体，4-M5*40连接螺钉

图9 整体安装示意图

左图 整体效果图 右图 整体安装尺寸图

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1、先使用M5*40连接螺钉（4）在合适的位置将支架本体（3）和设备支撑（一般为机

床钣金）连接在一起；其次将滑动支架（2）和支架本体（3）进行合适位置调节并使用

M5*12螺钉连接；然后将检测装置（1）安装至滑动支架（2）的安装板上。

2、附件包提供伸缩组合套装，可以根据实际需要来取舍是否使用，主要用来和支架本

体（3）进行组合，以弥补由于设备支撑导致的安装孔不在同一平面上的问题。

控制部分包括控制器和驱动器两大组件，控制器用来调节检测精度以及和系统进行通

讯；驱动器用来控制电机并向控制器反馈信息。控制器和驱动器建议安装在电箱中。

安装说明：

3.4控制部分

11

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3.4.1 控制器外形及安装尺寸

图10 控制器相关尺寸图

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3.4.2 驱动器外形及安装尺寸

图11 驱动器相关尺寸图

本断刀检测仪所用电机防护等级达到了IP67级别，因此检测装置对安装环境的要求相对

宽松，但亦不建议安装环境的恶劣程度达到IP67的等效级别。如果出现这种应用场合，强烈

建议用户再单独增加防护措施，保证本断刀检测仪可以有效长期稳定运行。

警告：在非常恶劣的使用环境中，必须要考虑到断刀检测仪输出结果的精度是否有所降

低，并重新评估输出结果的正确性。

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3.5 防护要求说明

四 连接说明

4.1 断刀检测仪连接图

图12 连接图

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4.2控制器接线原理图

图13 控制器接线原理图

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4.3机床接口原理图

图14 机床接口原理图

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五、操作说明

5.1调试步骤

a)检测杆原点设定：固定好检测杆位置后，进行第一次上电此时KO红灯会闪亮，然后常按控

制器中黄色按钮3秒，待红灯灭同时BUS通讯指示灯亮后，即原点定位完成。若之前设定过原

点，进行此操作时BUS灯会闪一下后常亮。

b)上电后通讯指示灯亮，代表通讯正常、原点位置正确。

c)此时可通过PLC利用示教功能，读取刀库中每一把刀的长度，并自动在控制器中记忆存

储。

d)通过PLC利用检测功能，实时读取在加工前预选刀的长度，此时控制器会自动计算出当前

预选刀是否磨损或断裂。若判断刀长正常则OK指示灯会亮，并将OK信号输出至PLC，若判断

刀长异常则KO指示灯会亮，并将KO信号输出至PLC。

e)若检测杆旋转150度后并未碰到刀或其他障碍物，则检测杆会自动返回至原点并输出报警

信号。

f)出厂默认检测旋转方向为逆时针，若修改方向则将驱动参数H02-02改为1。

g)刀号信号发送变化时BUS指示灯会闪一下，通过此功能可判断刀号信号是否正常给到控制

器。

5.2检测精度设置

通过调节参数H02-27，可设置检测精度。出厂默认值为50，设置范围为50~250。（断开

控制器电源才可修改参数，修改后需重新上电）

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5.3检测力度设置

注：蓝色数字为算式固定数

刀长检测精度算法如下：

例1：参数设为50，检测杆长300mm。则精度为1mm，计算公式如下：

sin((50-50+20)/100)*300=1mm

例2：参数设为130，检测杆长200mm。则精度为3.5mm，计算公式如下：

sin((130-50+20)/100)*200=3.5mm

注：蓝色数字为算式固定数

通过调节参数H02-27，可设置检测杆触碰力度。该值的最后一位即为检测力度参数（0~9均

可设置），出厂默认值为50，设置范围为50~250。（断开控制器电源才可修改参数，修改后

需重新上电）

例1：参数设为53，检测杆长0.3m。则检测时刀尖受力为0.75N，计算公式如下：

F=（35+3*5）*0.0045/0.3m=0.75N

例2：参数设为65，检测杆长0.3m。则检测时刀尖受力为0.9N，计算公式如下：

F=（35+5*5）*0.0045/0.3m=0.9N

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5.4 检测报警条件设置

5.5驱动器面板操作说明

图15 驱动器操作面板 表2 功能键定义表

通过调节参数H02-26，可设置刀具检测报警条件。该值默认为40即刀具变短或“变长”（有

铁屑缠绕）都会报警，若想邀请刀具变短报警，“变长”不报警可将此参数设置为50。（断

开控制器电源才可修改参数，修改后需重新上电）

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六 主要技术参数 表3 主要技术参数表

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

项目

额定功率

控制器供电电源

驱动器供电电源

输入输出电平

工作环境温度

防护等级

检测杆长度

检测角度

检测次数寿命

单次检测时间

检测精度

检测碰刀力度

检测杆旋转方向

安装支架

标准

220W

24V DC±10%

220V AC

24V有效

-10℃~+60℃

检测装置IP67

400mm

5°~150°

1000万次

0.3秒~2秒

可调，最高1mm

可调

可调

位置可调

备注

8 检测角度 5°~150°

9 检测次数寿命 1000 万次

10 单次检测时间 0.3 秒~2 秒

11 检测精度 可调，最高 1mm

12 检测碰刀力度 可调

13 检测杆旋转方向 可调

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七 检测/示教时序图

时序图说明：

检测1号刀，输出结果OK，检测2号刀输出结果KO。

示教/检测信号需滞后刀号选择信号至少为时间T 50ms。

示教/检测 信号输出需大于50ms。

数控系统可在原点到位后再检查OK或KO的状态。

七 检测/示教时序图

刀号选择

检测/示教

原点

结果 OK

结果 KO

时序图说明：

检测 1 号刀，输出结果 OK，检测 2 号刀输出结果 KO。

示教/检测信号需滞后刀号选择信号至少为时间 T 50ms。

示教/检测 信号输出需大于 50ms。

数控系统可在原点到位后再检查 OK 或 KO 的状态。

1 号刀 2 号刀

T

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八 报警及故障处理

表4 报警及故障处理表

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

现 象

检测有时报警

检测一直报警

检测单元异响

控制器BUS通讯灯不亮

控制器红色指示灯闪亮

控制器PWR灯不亮

控制器4个灯全亮

旋转方向反了

驱动器参数无法修改

检测或示教不动作

Er.620/Er.630报警

Er.731报警

Er.740/Er.136报警

原 因

检测位置发生较小改变

检测位置发生较大改变

惯量不匹配

代表通讯不正常

检测杆不在原点

控制器未上电

模块故障

未按出厂要求安装

电机未去使能

驱动和控制器未准备好

电机堵转或过载

编码器电池接触不良或损坏

编码器线受干扰或故障

解决方案

1、提高机械精度。2、紧固摆杆联轴器。3、修改参数H02-27，参数范围

50~250，适当调大。

1、未进行示教，对该刀进行示教操作。2、刀具损坏更换刀具

调节驱动H08-15参数解决，可将此参数适当调小，范围为20~25。

1、驱动器供电。2、检查驱动器和驱动器与控制器间的网线

1、常按黄色按钮3秒，重新找原点。2、短按按钮进行自动回原点操作

检查24V电源或更换控制器

需返厂

将驱动参数H02-02改为1可更改旋转方向

断开控制器电源

1、驱动器准备好。2、控制器PWR和BUS灯常亮。3、示教或检测信号电平

需保持50ms以上。

检测角度要大于5度，检测杆返回到原点过程不能受阻

连接好电池后将参数H0D-20改成1，然后重启会清除报警

1、上电瞬间电机不能旋转。2、编码器走线干扰，可以进行强弱分离或更

换编码器或在编码器插头侧加磁环。3、更换编码器线

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