數控磨床的自動對刀裝置設計
2018-6-12 來源：太重（天津）濱海重型機械有限公司 作者：鄭田
摘要：自動對刀裝置是數控磨床的主要部件。數控磨床對工件完成裝夾后，首先要通過自動對刀系統準確找到砂輪加工切入的位置，從而實現高效率更加精確的自動對刀功能。在各類數控磨床上裝置自動對刀系統，能夠更好地優化生產工藝，提高生產效率。本文對自動對刀裝置的測量原理與結構形式進行分析，并深入介紹了數控端外圓磨床自動對刀裝置設計以及數控螺母磨床自動對刀裝置設計。
關鍵詞：數控磨床 自動對刀裝置 定位
1、自動對刀裝置的結構形式分析
數控磨床自動對刀裝置的結構形式主要有直線式和回轉式。關于兩種結構形式的確定，主要取決于數控磨床對自動對刀裝置布局上的滿足度，然后是根據測量的功能、準確度以及性能大小等方面來進行確定。自動對刀裝置無論是哪一個結構形式都必須結構緊湊，而且需要在準確測量后，將側頭脫離數控磨床的磨削區域。但是，需要注意的是，不能影響到需要磨削的工件裝夾，要做好設備調試，及時更換砂輪，同時要確保自動對刀裝置結構形式的密封性能。通常，數控磨床自動對裝置中的回轉式所采用的是液壓傳動的方式，這樣能夠快速實現數據線回轉減速定位，目的是確保重復定位的精確度，保持在磨削過程中的可靠性與平穩性。
2、數控端面外圓磨床自動對刀裝置
2.1 對刀位置設計與方法
數控端面外圓磨床的主要用途是對滾珠絲杠螺母的外圓與端面進行磨削，而自動對刀裝置的目的是對端面位置進行測量，如圖 1 所示。
圖 1 自動對刀裝置
2.2 測量原理分析
工件完成裝夾后，需要通過手動方式正確設定自動對刀的安全起始位置。需要注意的是，此時側頭并沒有接觸到需要磨削的工件。檢查完畢后，啟動自動磨削程序。首先，要將 X 軸砂輪架移動到安全區域，將側頭伸出來，然后將 X軸直接切入到大端面，沿著 Z 軸的正方向開始進行移動。當側頭接觸到端面后，數控磨床系統會將此次移動的位置準確記錄下來，然后再返回到安全位置。其次，側頭還需要切入到小端面，并且沿著 Z 軸的正方向移動，側頭接觸的系統會將第二次移動的位置準確記錄下來。最后，結合前面兩次記錄的數據，對側頭、工件、砂輪的位置進行最后調整，然后開始自動磨削。另外，數控磨床自動對刀裝置的安全保護措施需要納入磨削程序，并且切實執行。例如：手動操作過程中，側頭能夠任意退出或者收回。但是，在具體運作的過程中，側頭要在 X 軸與 Z 移動至對刀區域的情況下才能伸出來，其他任何情況側頭不能伸出。
2.3 機械結構設計分析
機械結構設計一般是機床生產廠家根據機床產品的實際需要來設計的，采用液壓驅動，導柱導套在直線傳動過程中一般都會發生回轉情況，例如：在機床上裝置回轉控制機構，但是整體結構便會更加龐大。通常會采用直線滾動導軌副傳動，以能夠更好地控制除開直線運動以外的自由度，而且結構比較緊湊，運作過程中能夠保持更高的精準度，還能提升傳動效率。另外，考慮到單機改造下的支架設計，采取鑄件形式成本較高，因此根據實際情況選擇焊接的方式，讓整體結構能夠更加緊湊，也方便生產，能夠更好地滿足與輕載狀態的直線運作實際的需求。
3、數控螺母磨床自動對刀裝置
3.1 對刀設計與方法
數控螺母磨床的主要用途是磨削滾珠螺母螺紋滾道。在進行對刀的過程中，要校準螺母外圓上的返向器，要將對刀對準滾道的重心，誤差不能超過 0.03mm，對刀位置如圖 2 所示。
圖 2 對刀位置
3.2 測量原理分析
螺母磨床測量原理需要將對刀準確對向工件的返向器孔中心。主要的對刀程序是：首先，要將工件安裝好，將 X軸的行動位置提前設定好，同時還要將側頭伸出來，X 軸沿著正方向開始進行移動，讓側頭進入返向器的中心孔；其次，Z 軸與 C 軸必須要分別沿著正負方向進行移動，側頭開始觸碰時系統開始記錄坐標，一般需要記錄 4 個坐標。系統將數據進行歸納后，經過計算，能夠準確規劃出滾道的中心，然后將 Z 軸與 C 軸進行調整，達到正確的螺旋位置后，才能開始進行自動磨削。
3.3 機械結構設計分析
螺母磨床自動對刀裝置機械結構設計過程中需要滿足：首先，側頭在伸出過程中，螺母磨床的高度和縱向在方向上必須與砂輪中心保持一致；其次，當側頭開始退回時，注意應該是低于砂輪電主軸端面；最后，機床上側頭與砂輪中心的橫向距離應該大于機床能夠加工的最大螺母外援尺寸，重復定位精度不能超過 0.002m。螺母磨床的機構比較復雜，砂輪架周圍的空間也不多，氣缸行程應該選擇 250mm，型號是 MAL20X250SCM，機械設計結構設計如圖 3 所示。
圖 3 機械設計結構設計
投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
