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對(duì)刀儀對(duì)刀原理解析
一、刀位點(diǎn)
刀位點(diǎn)是刀具上的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，刀位點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡即加工路線，也稱編程軌跡。
二、對(duì)刀和對(duì)刀點(diǎn)
對(duì)刀是指操作者在啟動(dòng)數(shù)控程序前，通過一定的測(cè)量手段使刀尖與對(duì)刀儀重合。該對(duì)刀儀可用于對(duì)刀。其操作相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確。在數(shù)控機(jī)床上定位夾具并安裝零件后，使用量塊、塞尺、千分表等，用數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)對(duì)刀具進(jìn)行設(shè)置。對(duì)于操作者來說，刀具點(diǎn)的確定是非常重要的，它直接影響到零件的加工精度和程序控制的精度。在批量生產(chǎn)過程中，應(yīng)注意刀位的重復(fù)精度。操作人員需要加深對(duì)數(shù)控設(shè)備的了解，掌握更多的刀具設(shè)置技能
1、對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則
在機(jī)床上容易找正，在加工中便于檢查，編程時(shí)便于計(jì)算，而且對(duì)刀誤差小。
對(duì)刀點(diǎn)可以選擇零件上的某個(gè)點(diǎn)(如零件的定位孔中心)，也可以選擇零件外的某一點(diǎn)(如夾具或機(jī)床上的某一點(diǎn))，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)關(guān)系。
提高對(duì)刀的準(zhǔn)確性和精度，即便零件要求精度不高或者程序要求不嚴(yán)格，所選對(duì)刀部位的加工精度也應(yīng)高于其他位置的加工精度。
選擇接觸面大、容易監(jiān)測(cè)、加工過程穩(wěn)定的部位作為對(duì)刀點(diǎn)。
對(duì)刀點(diǎn)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)統(tǒng)一，避免由于尺寸換算導(dǎo)致對(duì)刀精度甚至加工精度降低，增加數(shù)控程序或零件數(shù)控加工的難度。
為了提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。例如以孔定位的零件，以孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)較為適宜。
對(duì)刀點(diǎn)的精度既取決于數(shù)控設(shè)備的精度，也取決于零件加工的要求，人工檢查對(duì)刀精度以提高零件數(shù)控加工的質(zhì)量。尤其在批生產(chǎn)中要考慮到對(duì)刀點(diǎn)的重復(fù)精度，該精度可用對(duì)刀點(diǎn)相對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值來進(jìn)行校核。
2、對(duì)刀點(diǎn)的選擇方法
對(duì)于數(shù)控車床或車銑加工中心類數(shù)控設(shè)備，由于中心位置(X0，Y0，A0)已有數(shù)控設(shè)備確定，確定軸向位置即可確定整個(gè)加工坐標(biāo)系。因此，只需要確定軸向(Z0或相對(duì)位置)的某個(gè)端面作為對(duì)刀點(diǎn)即可。
對(duì)于三坐標(biāo)數(shù)控銑床或三坐標(biāo)加工中心，相對(duì)數(shù)控車床或車銑加工中心復(fù)雜很多，根據(jù)數(shù)控程序的要求，不僅需要確定坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置(X0，Y0，Z0)，而且要同加工坐標(biāo)系G54、G55、G56、G57等的確定有關(guān)，有時(shí)也取決于操作者的習(xí)慣。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在被加工零件上，也可以設(shè)在夾具上，但是必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)關(guān)系，Z方向可以簡(jiǎn)單的通過確定一個(gè)容易檢測(cè)的平面確定，而X、Y方向確定需要根據(jù)具體零件選擇與定位基準(zhǔn)有關(guān)的平面、圓。
對(duì)于四軸或五軸數(shù)控設(shè)備，增加了第4、第5個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，同三坐標(biāo)數(shù)控設(shè)備選擇對(duì)刀點(diǎn)類似，由于設(shè)備更加復(fù)雜，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)智能化，提供了更多的對(duì)刀方法，需要根據(jù)具體數(shù)控設(shè)備和具體加工零件確定。
對(duì)刀點(diǎn)相對(duì)機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)關(guān)系可以簡(jiǎn)單地設(shè)定為互相關(guān)聯(lián)，如對(duì)刀點(diǎn)的坐標(biāo)為(X0，Y0，Z0)，同加工坐標(biāo)系的關(guān)系可以定義為(X0+Xr，Y0+Yr，Z0+Zr)，加工坐標(biāo)系G54、G55、G56、G57等，只要通過控制面板或其他方式輸入即可。這種方法非常靈活，技巧性很強(qiáng)，為后續(xù)數(shù)控加工帶來很大方便。
一旦因?yàn)榫幊虆?shù)輸入錯(cuò)誤，機(jī)床發(fā)生碰撞，對(duì)機(jī)床精度的影響是致命的。所以對(duì)于高精度數(shù)控車床來說，碰撞事故要杜絕。
3、碰撞發(fā)生的最主要的原因:
a.對(duì)刀具的直徑和長(zhǎng)度輸入錯(cuò)誤;
b.對(duì)工件的尺寸和其他相關(guān)的幾何尺寸輸入錯(cuò)誤以及工件的初始位置定位錯(cuò)誤;
c.機(jī)床的工件坐標(biāo)系設(shè)置錯(cuò)誤，或者機(jī)床零點(diǎn)在加工過程中被重置，而產(chǎn)生變化，機(jī)床碰撞大多發(fā)生在機(jī)床快速移動(dòng)過程中，這時(shí)候發(fā)生的碰撞的危害也最大，應(yīng)絕對(duì)避免。
所以操作者要特別注意機(jī)床在執(zhí)行程序的初始階段和機(jī)床在更換刀具的時(shí)候，此時(shí)一旦程序編輯錯(cuò)誤，刀具的直徑和長(zhǎng)度輸入錯(cuò)誤，那么就很容易發(fā)生碰撞。
在程序結(jié)束階段，數(shù)控軸的退刀動(dòng)作順序錯(cuò)誤，那么也可能發(fā)生碰撞。
為了避免上述碰撞，操作者在操作機(jī)床時(shí)，要充分發(fā)揮五官的功能，觀察機(jī)床有無異常動(dòng)作，有無火花，有無噪音和異常的響動(dòng)，有無震動(dòng)，有無焦味。發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止程序，待機(jī)床問題解決后，機(jī)床才能繼續(xù)工作。
三、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象
零漂現(xiàn)象是由于數(shù)控設(shè)備周圍環(huán)境的影響，在相同的切削條件下，對(duì)于相同的設(shè)備，使用相同的夾具、數(shù)控程序、刀具，加工相同的零件，出現(xiàn)加工尺寸不一致或精度降低的現(xiàn)象。
零漂現(xiàn)象主要表現(xiàn)在數(shù)控加工精度的降低或可以理解為數(shù)控加工精度的不一致。零漂現(xiàn)象是數(shù)控加工過程中不可避免的現(xiàn)象，由于數(shù)控設(shè)備具有普遍性，一般受數(shù)控設(shè)備周圍環(huán)境的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響數(shù)控設(shè)備的正常工作。影響零點(diǎn)漂移的原因有很多，包括溫度、冷卻液、刀具磨損、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。
四、刀具半徑補(bǔ)償
在零件輪廓工中，由于刀具總有一定的半徑如銑刀半徑，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡并不等于所需加工零件的實(shí)際軌跡，而是需要偏置一個(gè)刀具半徑值，這種偏移習(xí)慣上成為刀具半徑補(bǔ)償。因此，進(jìn)行零件輪廓數(shù)控加工時(shí)必須考慮刀具的半徑值。需要指出的是，UG/CAM數(shù)控程序是以理想的加工狀態(tài)和準(zhǔn)確的刀具半徑進(jìn)行編程的，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡為刀心運(yùn)動(dòng)軌跡，沒有考慮數(shù)控設(shè)備的狀態(tài)和刀具的磨損程度對(duì)零件數(shù)控加工的影響。因此，無論對(duì)于輪廓編程，還是刀心編程，UG/CAM數(shù)控程序的實(shí)現(xiàn)必須考慮刀具半徑磨損帶來的影響，合理使用刀具半徑補(bǔ)償。
五、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
在數(shù)控銑、鏜床上，當(dāng)?shù)毒吣p或更換刀具時(shí)，使刀具刀尖位置不在原始加工的編程位置時(shí)，必須通過延長(zhǎng)或縮短刀具長(zhǎng)度方向一個(gè)偏置值的方法來補(bǔ)償其尺寸的變化，以保證加工深度或加工表面位置仍然達(dá)到原設(shè)計(jì)要求尺寸。
六、刀具補(bǔ)償
經(jīng)過一定時(shí)間的數(shù)控加工后，刀具的磨損是不可避免的，其主要表現(xiàn)在刀具長(zhǎng)度和刀具半徑的變化上，因此，刀具磨損補(bǔ)償也主要是指刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。
七、裝夾原點(diǎn)
裝夾原點(diǎn)常見于帶回轉(zhuǎn)(或擺動(dòng))工作臺(tái)的數(shù)控機(jī)床和加工中心，比如回轉(zhuǎn)中心，與機(jī)床參考點(diǎn)的偏移量可通過測(cè)量存入數(shù)控系統(tǒng)的原點(diǎn)偏置寄存器中，供數(shù)控系統(tǒng)原點(diǎn)偏移計(jì)算用。
八、機(jī)床坐標(biāo)系
數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸命名為機(jī)床直線運(yùn)動(dòng)的笛卡爾坐標(biāo)系，其坐標(biāo)命名為X、y、Z，一般稱為基本坐標(biāo)系。以X、y、Z坐標(biāo)軸或與X、y、Z坐標(biāo)軸平行的坐標(biāo)軸為中心的運(yùn)動(dòng)分別稱為a軸、b軸、c軸。a B C的正方向是根據(jù)右手螺旋定律確定的。
Z軸:一般將傳遞切削力的主軸定義為Z軸。對(duì)于具有刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如鏜床、銑床、鉆床等，刀具旋轉(zhuǎn)的軸稱為Z軸。
X軸:X軸通常平行于工件夾緊面，垂直于Z軸。對(duì)于帶有刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如臥式銑床和臥式鏜床，從機(jī)床主軸到工件的方向上，右手方向是X軸的正方向。當(dāng)Z軸垂直時(shí)，對(duì)于單柱立式銑床等機(jī)床，從刀軸方向到立柱方向，右手方向是X軸的正方向。
y軸:y軸垂直于x軸和z軸，其方向可根據(jù)已確定的x軸和z軸根據(jù)直角坐標(biāo)系確定。
旋轉(zhuǎn)軸的定義也符合右手定則。繞x軸的旋轉(zhuǎn)是a軸，繞y軸的旋轉(zhuǎn)是b軸，繞z軸的旋轉(zhuǎn)是c軸。
機(jī)床的原點(diǎn)就是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。機(jī)床上有一些固定的基準(zhǔn)線，如主軸中心線;還有一些固定的基準(zhǔn)面，如工作臺(tái)、主軸端面、工作臺(tái)側(cè)面等。當(dāng)機(jī)床坐標(biāo)軸的回到原來的手動(dòng)點(diǎn),機(jī)床的原始點(diǎn)的位置可以由參考線和參考平面之間的距離在每個(gè)坐標(biāo)軸組件,這是數(shù)控機(jī)床的操作手冊(cè)中描述。
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