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一種應(yīng)用于數(shù)控銑削的自動對刀儀

2021-5-17 來源：天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 作者：王麗娜

摘要: 為了實現(xiàn)數(shù)控銑削時快速換刀，縮短輔助加工時間，減少工件裝夾次數(shù)，保證加工精度與效率，設(shè)計了一種應(yīng)用于數(shù)控銑削的自動對刀儀。介紹了這一自動對刀儀的結(jié)構(gòu)和使用方法。這一自動

對刀儀取材簡單，制作方便，實用效果良好。

關(guān)鍵詞: 數(shù)控銑削對刀儀設(shè)計

1、設(shè)計背景

數(shù)控銑削加工使用加工中心［1］，加工中心中的刀具庫保證機(jī)床切削時能夠快速換刀，減少輔助加工時間，同時能夠減少工件的裝夾次數(shù)，保證加工精度與效率。刀具庫中的每一把刀具，其結(jié)構(gòu)、尺寸都不相同，只有預(yù)先在數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)置好每把刀具的長度和直徑方向的補償值，才能使數(shù)控編程簡單化。為此，測量每把刀具的補償值，是正確使用加工中心的基本工作，這項工作稱為對刀。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密，需要機(jī)床具有較強的適應(yīng)能力。在數(shù)控銑削中對工件采用試切法或?qū)Φ秹K進(jìn)行對刀時，經(jīng)常出現(xiàn)因操作設(shè)備不熟練而導(dǎo)致撞刀、損壞對刀塊的情況。此外，若采用試切法對刀，則雖然方法簡單，但是會在工件上留下痕跡，對刀精度較低，僅僅適用于工件粗加工時的對刀。采用手動法對刀，誤差較大，對于頻繁換刀的小批量生產(chǎn)工件，會增加工時，使加工效率偏低，不利于自動化加工，也使加工中心的優(yōu)勢難以發(fā)揮。對此，筆者設(shè)計了一種應(yīng)用于數(shù)控銑削的自動對刀儀［2 － 3］，有效避免手動對刀造成的斷刀、精度低等問題，并且大幅提高加工效率。

2、對刀儀的作用

在工件的加工過程中，工件裝卸、刀具調(diào)整等輔助時間在加工周期中占相當(dāng)大的比例［5］。其中，刀具的調(diào)整既費時費力，又不易準(zhǔn)確，而且還需要試切。有統(tǒng)計資料表明，一個工件的加工，純機(jī)動時間大約只占總時間的 55% ，裝夾和對刀等輔助時間占 45% 。因此，對刀儀顯示出極大的優(yōu)越性。若使用自動對刀儀，則校對標(biāo)準(zhǔn)刀具后，其它刀具相對于標(biāo)準(zhǔn)刀具的尺寸偏差會自動修正，得到各把刀具的位置補償值，可以有效提高加工精度，減少斷刀數(shù)量、毛坯廢料，避免對刀塊損壞，進(jìn)而有效提高加工效率，降低生產(chǎn)成本［6 － 8］。

如何使對刀儀有效滿足銑刀的校準(zhǔn)、測量，并且具有成本低廉、不易磨損的特點，是設(shè)計自動對刀儀的技術(shù)難點［9］。筆者設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)精巧、實用效果好、使用壽命長、成本低廉的接觸式自動對刀儀，專門應(yīng)用于數(shù)控銑削［10］。這一自動對刀儀相比市場中的對刀儀，

取材簡單，制作容易，造價低廉，實用效果較好。

3、自動對刀儀結(jié)構(gòu)

應(yīng)用于數(shù)控銑削的自動對刀儀的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，對刀刀具如圖 2 所示。

圖 1 自動對刀儀結(jié)構(gòu)

圖 2 對刀刀具

4、自動對刀儀使用方法

在實際使用自動對刀儀時，設(shè)置工件零點，將基準(zhǔn)刀具移動至自動對刀儀正上方，并向下移動壓至至對刀凸臺，發(fā)光二極管顯示燈點亮。設(shè)定機(jī)床顯示屏Z向坐標(biāo)為零，基準(zhǔn)刀具長度補償值為零。使用對刀刀具對刀時，將對刀刀具對正對刀凸臺，移動機(jī)床 Z 軸，使對刀刀具向下至發(fā)光二極管顯示燈點亮。通過設(shè)定宏程序?qū)Ρ然鶞?zhǔn)刀具與對刀刀具的刀長差，由信號傳輸裝置寫入機(jī)床得到對應(yīng)的對刀刀具位置補償值。

對刀的目的是建立工件坐標(biāo)系，簡單而言，就是確立工件在加工中心工作臺中的位置，求出對刀點在工作臺坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。采用立式加工中心時，在加工前要選擇對刀點。對刀點指刀具相對于工件運動的起點，既可以設(shè)置在工件上，如工件上的設(shè)計基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)，也可以設(shè)置為夾具或工作臺上的某一點，前提是該點必須與工件定位基準(zhǔn)保持一定精度的尺寸關(guān)系。筆者設(shè)計的自動對刀儀是一種機(jī)床內(nèi)部對刀儀，可自動檢測刀具長度，測量完成后直接反饋至機(jī)床。

5、結(jié)束語

筆者設(shè)計了應(yīng)用于數(shù)控銑削的自動對刀儀，結(jié)合加工中心的特性，可以自動實現(xiàn)數(shù)控加工前的對刀，提高生產(chǎn)率，降低加工成本。另一方面，這一自動對刀儀可以提供最小且沒有側(cè)向扭轉(zhuǎn)的測量力，即使對于最敏感且直徑最小的刀具，也可以實現(xiàn)高精度測量。

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