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數控機床使用的自動對刀儀的設計
在數控加工中，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，刀具精度不穩定。本文增加了一個相對獨立的自動對刀程序模塊，實現了簡單的自動對刀控制。
1、自動對刀系統及其實現機理
自動對刀系統由對刀控制裝置和自動對刀儀組成，與機床數控系統一起使用。對刀工作原理為連續自動收刀方式。這個過程處于編輯狀態,鍵盤設置指令發送工具,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動裝置的機床的數控系統控制的自動定位和優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,高水平的傳感器產生一個負跳過工具提示,和信號發送到工具設置控制裝置引起的中斷程序控制機床的數控系統伺服機制停止移動。計算機提取出軸對刀基準點坐標數據后，及時后退一定距離。然后繼續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據，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、絕緣體套和對刀環組成。根據車削、鏜削和銑削的不同切削方式，刀環的結構應采用不同的設計。
1.數控車床對刀儀
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，刀環被設計為四個測量表面，包括外圓、內孔和內外錐（圖3）。用于測量外車刀、內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。在開環數控車床上使用對刀儀時，應考慮消除傳動間隙所產生的對刀誤差。為此可在流程圖中插人消隙過程，即當刀具按照指定要求后退x以后，再讓其沿X軸前進一個Or的距離(Ax<<xr), 然后執行下一步流程。
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據經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(0.005-0.01mm)。但實際上，測量精度并不完全取決于匹配的數控系統的分辨率，還與機床的傳動系統誤差和刀架的幾何形狀、加工精度和裝配質量等因素有關。對于機床傳動誤差(主要指車床的開環控制系統)，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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