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数控车床对刀的原理及方法

更新时间:2020-05-03 06:31  

  数控车床对刀的原理及方法_电力/水利_工程科技_专业资料。一、数控车床对刀的原理: 对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。在一定条件下,对刀 的精度可以决定零件的加工精度,同时,对刀效率还直接影响数控加 工效率。仅仅知道对刀方法是不够的,还要知道数控系统的各

  一、数控车床对刀的原理: 对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。在一定条件下,对刀 的精度可以决定零件的加工精度,同时,对刀效率还直接影响数控加 工效率。仅仅知道对刀方法是不够的,还要知道数控系统的各种对刀 设置方式,以及这些方式在加工程序中的调用方法,同时要知道各种 对刀方式的优缺点、使用条件等。 一般来说,数控加工零件的编程和加工是分开进行的。数控编程员 根据零件的设计图纸,选定一个方便编程的工件坐标系,工件坐标系 一般与零件的工艺基准或设计基准重合, 在工件坐标系下进行零件加 工程序的编制。 对刀时,应使指刀位点与对刀点重合,所谓刀位点是指刀具的定 位基准点,对于车刀来说,其刀位点是刀尖。对刀的目的是确定对刀 点, 在机床坐标系中的绝对坐标值,测量刀具的刀位偏差值。对刀 点找正的准确度直接影响加工精度。在实际加工工件时,使用一把刀 具一般不能满足工件的加工要求,通常要使用多把刀具进行加工。在 使用多把车刀加工时,在换刀位置不变的情况下,换刀后刀尖点的几 何位置将出现差异, 这就要求不同的刀具在不同的起始位置开始加工 时,都能保证程序正常运行。为了解决这个问题,机床数控系统配备 了刀具几何位置补偿的功能,利用刀具几何位置补偿功能,只要事先 把每把刀相对于某一预先选定的基准刀的位置偏差测量出来, 输入到 数控系统的刀具参数补正栏指定组号里,在加工程序中利用T 指令, 即可在刀具轨迹中自动补偿刀具位置偏差。 刀具位置偏差的测量同样 1 也需通过对刀操作来实现。 生产厂家在制造数控车床,必须建立位置测量、控制、显示的统 一基准点,该基准点就是机床坐标系原点,也就是机床机械回零后所 处的位置。 数控机床所配置的伺服电机有绝对编码器和相对编码器两种, 绝 对编码器的开机不用回零,系统断电后记忆机床位置,机床零点由参 数设定。相对编码器的开机必须回零,机床零点由机床位置传感器确 定。 编程员按工件坐标系中的坐标数据编制的刀具运行轨迹程序, 必 须在机床坐标系中加工,由于机床原点与工件原点存在 X 向偏移距 离和 Z 向偏移距离, 使得实际的刀尖位置与程序指令的位置有同样的 偏移距离,因此,须将该距离测量出来并设置进数控系统,使系统据 此调整刀具的运动轨迹,才能加工出符合零件图纸的工件。这个过程 就是对刀, 所谓对刀其实质就是测量工件原点与机床原点之间的偏移 距离,设置工件原点在以刀尖为参照的机床坐标系里的坐标。 二、对刀方法 对刀的方法有很多种,按对刀的精度可分为粗略对刀和精确对 刀;按是否采用对刀仪可分为手动对刀和自动对刀;按是否采用基准 刀,又可分为绝对对刀和相对对刀等。但无论采用哪种对刀方式,都 离不开试切对刀,试切对刀是最根本的对刀方法。 1.数控车床试车对刀方法 2 图1 (1)如图 1,夹持工件,换需要对的刀具到刀架当前位。 。 图2 (2)如图 2,在手动操作方式下,启动主轴,用当前刀具在加工余 量范围内试切工件外圆, 车的长度必须能够方便测量, 轴不要移动, X 沿 Z 的正方向退出来,停主轴,测量所车的外圆尺寸 Xa,如图 3。 图3 3 (3)按“OFS/SET”键如图 4,按刀偏如图 5,将光标移到与刀具 号相对应的位置后,输入“Xa”,如图 6,按操作面板上的“刀具测 量”,再按显示器下面的软键“测量” ,在对应的刀补位上生成对应 刀补值。 图4 注意:刀具补偿包括“磨损”和“形状”补偿两部分,刀偏分形状和 磨损, 刀尖的位置放在形状里, 尺寸的调整和刀具的磨耗放在磨损里。 两者之和构成车刀偏移量补偿参数。如图 5 显示。 图5 4 图6 (4)如图 7 在手动方式下,再用该把刀去平工件端面,平完端面后, 沿 X 正方向退出来,Z 方向不动,停主轴,测量工件原点到工件端面 的距离 Lz。 图7 (5)同(3)一样。按“OFS/SET”键,进入“形状”补偿设定界面, 将光标移到与刀位号相对应的位置后,输入“Lz”,按操作面板上的 “刀具测量”,再按显示器下面的软键“测量” ,在对应的刀补位上 生成准确的刀补值。 (6)当前刀具对刀完毕好, 换程序中需要用到的其他刀具, (1) 重复 到(5)过程,生成相应的刀补。 5 加工中心对刀 对刀的实质是确定程序原点在机床坐标系中的位置。 对刀存在误 差,对刀误差在某种程度内是允许产生的,也是不可避免的,但却可 以尽量减少。 对刀的准确程度直接影响加工精度,因此,对刀方法一定要与零 件加工精度要求相适应。当零件加工精度要求过高时可采用千分表。 对刀时一般以机床主轴轴线与断面的交点为刀位点, 即假设基准刀的 刀长为 0,其他刀的长度就是其刀补值,故无论采用哪种刀具对刀, 结果都是机床主轴轴线与端面的交点与对刀点重合, 利用机床的坐标 显示确定对刀点在机床坐标系中的位置, 从而确定工件坐标系在机床 坐标系内的位置。再利用对刀仪确定其他刀的长度,就解决了工件坐 标系确定问题和多刀加工时的刀补确定问题。 2 .对刀方法 在数控加工中,对刀的基本方法有试切法、对刀仪对刀和自动对 刀等。本文以数控铣床为例,介绍几种常用的对刀方法。 2. 1 试切对刀法 这种方法简单方便,但会在工件表面留下切削痕迹,且对刀精度 较低。如图1 所示,以对刀点在工件表面中心位置为例采用双边对刀 方式。 6 图1 1) 将工件通过夹具装在工作台上,装夹时,工件的四个侧面都应留 出对刀的位置。 2) 启动主轴中速旋转,快速移动工作台和主轴,让刀具快速移动到 靠近工件左侧有一定安全距离的位置, 然后降低速度移动至接近工件 左侧。 3) 靠近工件时改用微调操作( 一般用0. 01 mm) 来靠近,让刀具慢 慢接近工件左侧,使刀具恰好接触到工件左侧表面( 观察,听切削声 音、看切痕、看切屑,只要出现一种情况即表示刀具接触到工件) , 再回退0. 01 mm。或者显示页面切换到相对坐标显示页面,将X坐标 值清零。 4) 沿z 正方向退刀,至工件表面以上,用同样方法接近工件右侧, 记下此时相对坐标系中显示的坐标值,如- 340. 500。 7 5) 据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中坐标值为-340.5/2 = -170.25。然后向左移动机床到相对坐标显示为-170.25,此时主轴中 心在工件坐标系X0的位置。 6)在OFFSET页面,在相应的工件坐标页面G54-G59中输入X0,按软键 测量,即可生成X的工件原点坐标值,此值与此时的机械坐标值一样。 7)同理可测得Y工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。 Z向对刀。 1) 将刀具快速移至工件上方。 2) 启动主轴中速旋转,快速移动工作台和主轴,让刀具快速移动到 靠近工件上表面有一定安全距离的位置, 然后降低速度移动让刀具端 面接近工件上表面。 3) 靠近工件时改用微调操作( 一般用0. 01 mm) 来靠近,让刀具端 面慢慢接近工件表面( 注意刀具特别是立铣刀时最好在工件边缘下 刀,刀的端面接触工件表面的面积小于半圆,尽量不要使立铣刀的中 心孔在工件表面下刀) ,使刀具端面恰好碰到工件上表面,再将轴再 抬高,记下此时机床坐标系中的z 值, - 140. 400,则工件坐标 系原点W 在机床坐标系中的坐标值为- 140. 400。c) 将测得的x, y, z值输入到机床工件坐标系存储地址G5* 中( 一般使用G54 ~ G59 代码存储对刀参数) 。 d) 进入面板输入模式( MDI) ,输入“G5* ” ,按启动键( 在自动模 式下) ,运行G5* 使其生效。 e) 检验对刀是否正确。 8 2. 2 塞尺、标准芯棒、块规对刀法 此法与试切对刀法相似,只是对刀时主轴不转动,在刀具和工件之间 加人塞尺( 或标准芯棒、块规) ,以塞尺恰好不能自由抽动为准,注 意计算坐标时这样应将塞尺的厚度减去。因为主轴不需要转动切削, 这种方法不会在工件表面留下痕迹,但对刀精度也不够高。 2. 3 采用寻边器、偏心棒和轴设定器等具对刀法 操作步骤与采用试切对刀法相似,只是将刀具换成寻边器或偏心棒。 这是最常用的方法。效率高,能保证对刀精度。 使用寻边器时必须小心,让其钢球部位与工件轻微接 触,同时被加工工件必须是良导体,定位基准面有较 好的表面粗糙度。z 轴设定器一般用于转移( 间接) 对 刀法。 2. 4 转移( 间接) 对刀法 加工一个工件常常需要用到不止一把刀,第二把刀的 长度与第一把刀的装刀长度不一样,需要重新对零,但 有时零点被加工掉,无法直接找回零点,或不容许破坏 已加工好的表面,还有某些刀具或场合不好直接对刀,这 时候可采用间接找零的方法。 a) 对第一把刀。 1) 对第一把刀的时仍然先用试切法、塞尺法等。记 下此时工件原点的机床坐标z1。第一把刀加工完后,停 转主轴。 9 2) 把对刀器放在机床工作台平整台面上( 如虎钳大 表面) 。 3) 在手轮模式下,利用手摇移动工作台至适合位 置,向下移动主轴,用刀的底端压对刀器的顶部,表盘指 针转动,最好在一圈以内,记下此时轴设定器的示数并 将相对坐标轴清零。 4) 确抬高主轴,取下第一把刀。 b) 对第二把刀。 1) 装上第二把刀。 2) 在手轮模式下,向下移动主轴,用刀的底端压对刀器的顶部,表 盘指针转动,指针指向与第一把刀相同 的示数A 位置。 3) 记录此时轴相对坐标对应的数值z0( 带正负号) 。 4) 抬高主轴,移走对刀器。 5) 将原来第一把刀的G5* 里的z1坐标数据加上z0( 带正负号) ,得 到一个新的坐标。 6) 这个新的坐标就是要找的第二把刀对应的工件原点的机床实际坐 标,将它输人到第二把刀的G5* 工作坐 标中,这样,就设定好第二把刀的零点。其余刀与第二把刀的对刀方 法相同。 注: 如果几把刀使用同一G5* ,则步骤5) ,6) 改为把z0存进二号刀 的长度参数里,使用第二把刀加工时调用刀长补正G43H02 即可。 10 2. 5 顶尖对刀法 a) x,y 向对刀。 1) 将工件通过夹具装在机床工作台上,换上顶尖。 2) 快速移动工作台和主轴,让顶尖移动到近工件的上方,寻找工件 画线的中心点,降低速度移动让顶尖接 近它。 3) 改用微调操作,让顶尖慢慢接近工件画线的中心点,直到顶尖尖 点对准工件画线的中心点,记下此时机 床坐标系中的x,y 坐标值。 b) 卸下顶尖,装上铣刀,用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到z 轴坐标值。 6 百分表( 或千分表) 对刀法( 一般用于圆形工件的对刀) 1) x,y 向对刀。将百分表的安装杆装在刀柄上,或将百分表的磁性 座吸在主轴套筒上, 移动工作台使主轴中心线( 即刀具中心) 大约移 到工件中心,调节磁性座上伸缩杆的长度和角度,使百分表的触头接 触工件的圆周面,( 指针转动约0. 1 mm) 用手慢慢转动主轴,使百 分表的触头沿着工件的圆周面转动,观察百分表指针的便移情况,慢 慢移动工作台的轴和轴,多次反复后,待转动主轴时百分表的指针基 本在同一位置( 表头转动一周时, 其指针的跳动量在允许的对刀误差 内,如0. 02 mm) ,这时可认为主轴的中心就是轴和轴的原点。 2) 卸下百分表装上铣刀,用其他对刀方法如试切法、塞尺法等得到z 轴坐标值。 11 2. 6 专用对刀器对刀法 传统对刀方法有安全性差( 如塞尺对刀, 硬碰硬刀尖易撞坏) 占 用机时多( 如试切需反复切量几次) , 人为带来的随机性误差大等缺 点,已经适应不了数控加工的节奏,更不利于发挥数控机床的功能。 用专用对刀器对刀有对刀精度高、效率高、安全性好等优点,把繁琐 的靠经验保证的对刀工作简单化了, 保证了数控机床的高效高精度特 点的发挥, 已成为数控加工机上解决刀具对刀不可或缺的一种专用工 具。 12

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