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數(shù)控機床使用的自動對刀儀的設計
在數(shù)控加工中，工件坐標系確定后，還必須確定刀具在工件坐標系中的位置，即刀具對中。目前，數(shù)控機床之前的刀具大多是手動切割、手動控制，所以準備時間長，刀具精度不穩(wěn)定。本文增加了一個相對獨立的自動對刀程序模塊，實現(xiàn)了簡單的自動對刀控制。
1、自動對刀系統(tǒng)及其實現(xiàn)機理
自動對刀系統(tǒng)由對刀控制裝置和自動對刀儀組成，與機床數(shù)控系統(tǒng)一起使用。對刀工作原理為連續(xù)自動收刀方式。這個過程處于編輯狀態(tài),鍵盤設置指令發(fā)送工具,這是識別和處理的工具設置控制裝置,然后傳送到指定的驅(qū)動裝置的機床的數(shù)控系統(tǒng)控制的自動定位和優(yōu)勢尋求運動對標準工具的表面設置工具欄。時工具提示觸摸表面的工具欄,高水平的傳感器產(chǎn)生一個負跳過工具提示,和信號發(fā)送到工具設置控制裝置引起的中斷程序控制機床的數(shù)控系統(tǒng)伺服機制停止移動。計算機提取出軸對刀基準點坐標數(shù)據(jù)后，及時后退一定距離。然后繼續(xù)沿另一個坐標方向進行定位找邊運動，再次中斷并記錄該軸對刀參考點的坐標數(shù)據(jù)，計算后作為預設工件坐標系的零點。找邊、定位、對刀流程圖如圖2所示:
自動對刀儀
自動對刀儀標準對刀桿是刀具尺寸基準的敏感元件，由芯軸、絕緣體套和對刀環(huán)組成。根據(jù)車削、鏜削和銑削的不同切削方式，刀環(huán)的結(jié)構(gòu)應采用不同的設計。
1.數(shù)控車床對刀儀
應充分考慮車刀的多樣性和測量誤差對加工精度的影響。因此，刀環(huán)被設計為四個測量表面，包括外圓、內(nèi)孔和內(nèi)外錐（圖3）。用于測量外車刀、內(nèi)車刀和端車刀的切削點位置。操作這個工具很方便。首先，通過點動將車刀移到對刀環(huán)外圓附近，然后直接啟動自動對刀程序，刀具自動移動。在開環(huán)數(shù)控車床上使用對刀儀時，應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人消隙過程，即當?shù)毒甙凑罩付ㄒ蠛笸藊以后，再讓其沿X軸前進一個Or的距離(Ax<<xr), 然后執(zhí)行下一步流程。
2.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線、面作為定位基準。批量生產(chǎn)中，工件采用夾具進行定位安裝，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坐標后，將對刀取得的基準點坐標數(shù)據(jù)經(jīng)一定計算后作為預設工件坐標系的原點(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:先用基準直徑為D的標準對刀棒找到X向定位塊的右邊界，記下此時X 軸坐標值xo，在保持Y坐標不變的情況下按X方向后退一個給定值x”，然后沿Y軸向下尋邊找到Y(jié)坐標定位銷的上邊界，記下此時Y軸坐標值Yo,則(0，0)=(x0-D/2,y0-D/2)即為確定的工件坐標系原點。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行位置測量。
三、自動對刀儀定位精度分析
從理論上講，自動對刀儀由于采用電信號位置檢測，可以將對刀誤差控制在一步之內(nèi)(0.005-0.01mm)。但實際上，測量精度并不完全取決于匹配的數(shù)控系統(tǒng)的分辨率，還與機床的傳動系統(tǒng)誤差和刀架的幾何形狀、加工精度和裝配質(zhì)量等因素有關。對于機床傳動誤差(主要指車床的開環(huán)控制系統(tǒng))，可以通過軟件控制消除機床傳動間隙的影響;在按標準設計和制造刀桿的過程中，應充分考慮測量精度的要求，嚴格控制加工和裝配誤差，以保證刀具的精度。
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