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遼寧金川數(shù)控機(jī)床有限公司
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數(shù)控機(jī)床自動(dòng)對(duì)刀儀的設(shè)計(jì)

作者:技術(shù)管理 日期:2022-04-09 人氣:6195

    在數(shù)控加工中,工件坐標(biāo)系確定之后,還必須確定刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置即對(duì)刀。目前,數(shù)控機(jī)床加工之前的對(duì)刀大多采用手動(dòng)試切,靠人工控制,因此準(zhǔn)備工時(shí)長(zhǎng)、對(duì)刀精度不穩(wěn)定。本文試探討在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟件支持下,增設(shè)一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的自動(dòng)對(duì)刀程序模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的自動(dòng)對(duì)刀控制。

    一、自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)機(jī)理

    自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)由對(duì)刀控制裝置和自動(dòng)對(duì)刀儀組成,配合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)使用。自動(dòng)對(duì)刀儀由對(duì)刀收信電路和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀棒組成。對(duì)刀的工作原理是連續(xù)自動(dòng)進(jìn)給收信方式。這一過(guò)程是在編輯狀態(tài)下,由鍵盤發(fā)出對(duì)刀指令,經(jīng)對(duì)刀控制裝置識(shí)別處理后,傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的指定驅(qū)動(dòng)單元,控制刀具向標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀棒表面自動(dòng)定位尋邊運(yùn)動(dòng)。在刀尖觸及對(duì)刀棒表面的瞬間,傳感器上的高電平通過(guò)刀尖對(duì)地產(chǎn)生負(fù)跳變,該信號(hào)發(fā)向?qū)Φ犊刂蒲b置引起中斷程序控制機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)伺服機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng):計(jì)算機(jī)提取該軸對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)后及時(shí)后退一定的距離:然后沿另一坐標(biāo)方向繼續(xù)作定位尋邊運(yùn)動(dòng),以便再次引起中斷并記取此軸對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù),經(jīng)計(jì)算后作為預(yù)設(shè)工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)。

    二、自動(dòng)對(duì)刀儀

    自動(dòng)對(duì)刀儀的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀棒是作為對(duì)刀尺寸基準(zhǔn)的傳感部件,由芯軸、絕緣套、對(duì)刀圈三部分組成。對(duì)刀圈結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)車削與鎖銑加工的對(duì)刀方式不同,采用不同的設(shè)計(jì)。

    1.?dāng)?shù)控車床用對(duì)刀儀

    應(yīng)充分考慮車刀的多樣性及其測(cè)量誤差對(duì)加工精度的影響。故將對(duì)刀圈設(shè)計(jì)成具有外圓、內(nèi)孔及內(nèi)外錐面的四個(gè)測(cè)量表面。它們分別用于對(duì)外圓車刀、內(nèi)孔車刀和端面車刀等刀具進(jìn)行刀位點(diǎn)的位置測(cè)量。其對(duì)刀操作步驟非常便捷,先用點(diǎn)動(dòng)方式將車刀移至對(duì)刀圈外圓附近,然后直接啟動(dòng)自動(dòng)對(duì)刀程序,刀具便進(jìn)行自動(dòng)對(duì)刀運(yùn)動(dòng)。該對(duì)刀儀在開環(huán)數(shù)控車床上使用時(shí),應(yīng)考慮消除傳動(dòng)間隙所產(chǎn)生的對(duì)刀誤差。為此可在流程圖中插入消隙過(guò)程,即當(dāng)?shù)毒甙凑罩付ㄒ蠛笸藊′ 以后,再讓其沿X軸前進(jìn)一個(gè)△x的距離(△x < x′),然后執(zhí)行下一步流程。

    2.加工中心用對(duì)刀儀

    需要鏜銑加工的零件,特別是孔類零件,其對(duì)刀方式通常是利用已加工的定位孔或基準(zhǔn)線、面作為定位基準(zhǔn)。批量生產(chǎn)中,工件采用夾具進(jìn)行定位安裝,常用的定位方式是“一面兩銷”或“兩面一銷”方式。以立式數(shù)控銑床為例,夾具在Z坐標(biāo)的位置基本上是通過(guò)加工程序來(lái)確定的,因此,只要在XY平面上找到定位塊的定位基準(zhǔn)坐標(biāo)后,將對(duì)刀取得的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)一定計(jì)算后作為預(yù)設(shè)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)(用G54等指令確定)即可。所示的是針對(duì)“兩面一銷”定位形式的夾具對(duì)刀方法。其尋邊方式是:先用基準(zhǔn)直徑為D的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀棒找到X向定位塊的右邊界,記下此時(shí)X軸坐標(biāo)值x0,在保持Y坐標(biāo)不變的情況下按X為-向后退一個(gè)給定值x′,然后沿Y軸向下尋邊找到Y(jié)坐標(biāo)定位銷的上邊界,記下此時(shí)Y軸坐標(biāo)值)y0,則即為確定的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。該種對(duì)刀棒的傳感元件僅需一個(gè)外圓測(cè)量表面,用于對(duì)線面一類的定位元件進(jìn)行位置測(cè)量。在設(shè)計(jì)對(duì)刀棒時(shí),應(yīng)根據(jù)機(jī)床主軸內(nèi)錐孔的大小,采用不同的組裝結(jié)構(gòu)。

    三、自動(dòng)對(duì)刀儀的定位精度分析

    從理論上講,自動(dòng)對(duì)刀儀由于采用電信號(hào)位置檢測(cè),能使對(duì)刀誤差控制在一步(0.005~0.01 mm )之內(nèi)。但實(shí)際上所能得到的測(cè)量精度不完全取決于所配套數(shù)控系統(tǒng)的分辨率,還和機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)誤差和對(duì)刀棒的幾何形狀、加工精度和裝配質(zhì)量等因素有關(guān)對(duì)于機(jī)床傳動(dòng)誤差(主要指車床開環(huán)控制系統(tǒng)),可通過(guò)軟件來(lái)控制消除機(jī)床傳動(dòng)間隙的影響;在標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀棒的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中應(yīng)充分注意測(cè)量精度的要求,嚴(yán)格控制加工與裝配誤差,保證對(duì)刀精度。


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