華中世紀星數控車床幾種精確對刀方法

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tags: 數控車床    時間:2014-03-14 00:42:39
華中世紀星數控車床幾種精確對刀方法簡介
            “有用”是本刊,尤其是本欄目的宗旨。本文就……
華中世紀星數控車床幾種精確對刀方法正文

“有用”是本刊,尤其是本欄目的宗旨。本文就是一篇非常實用的文章,文中首先介紹了數控車床常用的“試切對刀法”的原理及對刀思路;接著,介紹了華中世紀星車削數控系統的四種手動試切對刀方法;為改進其對刀精度,根據“自動試切→測量→誤差補償”的思路,設計出了用程序控制的自動試切法,並總結介紹了四種精確對刀方法。文後還給出了幾種對刀的示常式序,可能會對大家有所幫助。

         對刀是數控加工中的主要操作和重要技能。對刀的準確性決定了零件的加工精度,同時,對刀效率還直接影響數控加工效率。華中世紀星車削系統是武漢華中數控股份公司近年推出的優秀國產數控車削系統,是2004年首屆全國數控技能大賽的指定數控車削系統之一。但遺憾的是,華中公司以往多通過其技術人員口頭向用戶說明對刀操作,在他們編寫的《操作說明書》中卻沒有提到對刀操作,給用戶學習、使用帶來不便。筆者通過實踐探索,結合教學、技能考證培訓與加工實踐的經驗,將該系統的幾種快速準確的試切對刀方法予以小結,供大家參考,希望藉此對國產數控系統的推廣,推動我國數控技能人才的培訓盡一點微薄之力。

一、數控車試切對刀法的原理及對刀思路

        深入理解數控車床的對刀原理對於操作者保持清晰的對刀思路、熟練掌握對刀操作以及提出新的對刀方法都具有指導意義。對刀的實質是確定隨編程而變化的工件坐標系的程序原點在唯一的機床坐標系中的位置。對刀的主要工作是獲得基準刀程序起點的機床坐標和確定非基準刀相對於基準刀的刀偏置。本文作以下約定來說明試切法對刀的原理與思路:使用華中世紀星教學型車削系統HNC-21T(應用軟體版本號為5.30);以工件右端面中心為程序原點,用G92指令設定工件坐標系;直徑編程,程序起點H的工件坐標為(100,50);刀架上裝四把刀:1號刀為90°外圓粗車刀、2號基準刀為90°外圓精車刀、3號刀為切斷刀、4號刀為60°三角螺紋刀(全文所舉實例均與此相同)。

       如圖1所示,基準刀按照“手動試切工件的外圓與端面,分別記錄顯示器(CRT)顯示試切點A的X、Z機床坐標→推出程序原點O的機床坐標→推出程序起點H的機床坐標”的思路對刀。根據A點與O點的機床坐標的關係:XO= XA-Φd,ZO =ZA,可以推出程序原點O的機床坐標。再根據H相對於O點的工件坐標為(100,50),最後推出H點的機床坐標:XH=100-Φd,ZH= ZA+50。這樣建立的工件坐標系是以基準刀的刀尖位置建立的工件坐標系。

圖1 手動試切對刀示意圖

        如圖2所示,由於各刀裝夾在刀架的X、Z方向的伸長和位置不同,當非基準刀轉位到加工位置時,刀尖位置B相對於A點就有偏置,原來建立的工件坐標系就不再適用了。此外,每把刀具在使用過程中還會出現不同程度的磨損,因此各刀的刀偏置和磨損值需要進行補償。獲得各刀刀偏置的基本原理是:各刀均對準工件上某一基準點(如圖1的A點或O點),由於CRT顯示的機床坐標不同,因此將非基準刀在該點處的機床坐標通過人工計算或系統軟體計算減去基準刀在同樣點的機床坐標,就得到了各非基準刀的刀偏置。

 

        受多種因素的影響,手動試切對刀法的對刀精度十分有限,將這一階段的對刀稱為粗略對刀。為得到更加準確的結果,如圖3所示,加工前在零件加工余量範圍內設計簡單的自動試切程序,通過“自動試切→測量→誤差補償”的思路,反覆修調基準刀的程序起點位置和非基準刀的刀偏置,使程序加工指令值與實際測量值的誤差達到精度要求,將這一階段的對刀稱為精確對刀。由於保證基準刀程序起點處於精確位置是得到準確的非基準刀刀偏置的前提,因此一般修正了前者后再修正後者。

        綜合這兩個階段的對刀,試切法對刀的基本操作流程如下:用基準刀手動試切得到對刀基準點的機床坐標→人工計算或自動


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