目前,數(shù)控機(jī)床加工之前的對刀大多采用手動試切,靠人工控制,因此準(zhǔn)備工時長、對刀精度不穩(wěn)定。在數(shù)控加工中,工件坐標(biāo)系確定之后,還必須確定刀位點在工件坐標(biāo)系中的位置即對刀。本文試探討在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟件支持下,增設(shè)一個相對獨立的自動對刀程序模塊來實現(xiàn)簡易的自動對刀控制。
一、自動對刀儀
自動對刀儀的標(biāo)準(zhǔn)對刀棒是作為對刀尺寸基準(zhǔn)的傳感部件,由芯軸、絕緣套、對刀圈三部分組成。對刀圈結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)車削與鎖銑加工的對刀方式不同,采用不同的設(shè)計。
1.加工中心用對刀儀
需要鏜銑加工的零件,特別是孔類零件,其對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加工程序來確定的,因此,只要在XY平面上找到定位塊的定位基準(zhǔn)坐標(biāo)后,將對刀取得的基準(zhǔn)點坐標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)一定計算后作為預(yù)設(shè)工件坐標(biāo)系的原點(用G54等指令確定)即可。所示的是針對"兩面一銷"定位形式的夾具對刀方法。其尋邊方式是:先用基準(zhǔn)直徑為D的標(biāo)準(zhǔn)對刀棒找到X向定位塊的右邊界,記下此時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Y軸坐標(biāo)值)y0,則即為確定的工件坐標(biāo)系原點。該種對刀棒的傳感元件僅需一個外圓測量表面,用于對線面一類的定位元件進(jìn)行位置測量。在設(shè)計對刀棒時,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)。
2.?dāng)?shù)控車床用對刀儀
應(yīng)充分考慮車刀的多樣性及其測量誤差對加工精度的影響。故將對刀圈設(shè)計成具有外圓、內(nèi)孔及內(nèi)外錐面的四個測量表面。它們分別用于對外圓車刀、內(nèi)孔車刀和端面車刀等刀具進(jìn)行刀位點的位置測量。其對刀操作步驟非常便捷,先用點動方式將車刀移至對刀圈外圓附近,然后直接啟動自動對刀程序,刀具便進(jìn)行自動對刀運動。該對刀儀在開環(huán)數(shù)控車床上使用時,應(yīng)考慮消除傳動間隙所產(chǎn)生的對刀誤差。為此可在流程圖中插入消隙過程,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△x的距離(△x <
x′),然后執(zhí)行下一步流程。
二、自動對刀系統(tǒng)及實現(xiàn)機(jī)理
自動對刀系統(tǒng)由對刀控制裝置和自動對刀儀組成,配合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)使用。自動對刀儀由對刀收信電路和標(biāo)準(zhǔn)對刀棒組成。對刀的工作原理是連續(xù)自動進(jìn)給收信方式。這一過程是在編輯狀態(tài)下,由鍵盤發(fā)出對刀指令,經(jīng)對刀控制裝置識別處理后,傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的指定驅(qū)動單元,控制刀具向標(biāo)準(zhǔn)對刀棒表面自動定位尋邊運動。在刀尖觸及對刀棒表面的瞬間,傳感器上的高電平通過刀尖對地產(chǎn)生負(fù)跳變,該信號發(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)停止運動:計算機(jī)提取該軸對刀基準(zhǔn)點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)后及時后退一定的距離:然后沿另一坐標(biāo)方向繼續(xù)作定位尋邊運動,以便再次引起中斷并記取此軸對刀基準(zhǔn)點的坐標(biāo)數(shù)據(jù),經(jīng)計算后作為預(yù)設(shè)工件坐標(biāo)系的零點。(參閱數(shù)控機(jī)床改造的方法與步驟
)
三、自動對刀儀的定位精度分析
從理論上講,自動對刀儀由于采用電信號位置檢測,能使對刀誤差控制在一步(0.005~0.01
mm
)之內(nèi)。但實際上所能得到的測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)床傳動系統(tǒng)誤差和對刀棒的幾何形狀、加工精度和裝配質(zhì)量等因素有關(guān)對于機(jī)床傳動誤差(主要指車床開環(huán)控制系統(tǒng)),可通過軟件來控制消除機(jī)床傳動間隙的影響;在標(biāo)準(zhǔn)對刀棒的設(shè)計和制造過程中應(yīng)充分注意測量精度的要求,嚴(yán)格控制加工與裝配誤差,保證對刀精度。
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