數控車床接觸式對刀儀技術問題

　　接觸式對刀器

　　接觸式對刀儀是利用普通車床的附加監測測試設備，與普通車床的位置測量系統配合工作。一般來說，它雖然附屬于普通車床，但其設計是為了提高車床加工的精度和效率，但作為一套獨立的儀器，普通車床接觸式對刀儀的研究和設計方案應包括對刀原理的研究和實現精密度、機械部分、電氣控制部分、接觸式對刀機的操作方法、誤差及精度分析等部分。機械部分是接觸式排刀機的主要部分。主要包括傳感器的設計和連接臂的設計。傳感器的設計尤為關鍵。要求與內孔車刀、端頭車刀、螺紋刀具、外圓車刀相適應。不同的刀具，如刀具和不同刀具角度的刀具;此外，傳感器表面必須有硬度要求，并且由于經常沖擊表面而不能產生小凹坑，影響刀具的精度。當然，我們也可以用傳感器的探頭進行磨削;傳感器應保證所需的精度;傳感器的結構設計合理，重量不宜過大，安裝方便，適合工具的對準和操作。電氣控制部分主要包括接口電路的設計。刀具接觸傳感器后，對刀儀應有聲光信號顯示，以便操作者及時操作。傳感器的觸發信號必須準確地反映到數控系統中，研究了數值算法的算法，并根據算法對系統進行參數化，以獲取刀具尖端點的信息，分析計算刀具補償值。

　　操作方法需要特定的操作步驟。根據對刀儀的工作原理和實際特點，按照對刀的操作程序，用戶可以方便地在普通車床上對刀;對刀過程要注意，避免操作不當影響加工和生產。接觸式對刀機的研制和設計工作完成后，應進行多向誤差和精度分析，分析各種可能的誤差來源，并進行精度分析，驗證其可行性。

　　一、對刀位置偏差原因分析

　　由于對刀儀是建立在車床自身系統測量的基礎上，普通車床的加工是通過程序控制來完成的，所以坐標系的確定和使用是非常重要的。根據IS0841標準，以右側笛卡爾坐標系為標準確定普通車床坐標系。普通車床與主軸方向平行，即縱軸為Z軸，與主軸方向垂直，即橫軸為X軸，刀具離開工件的方向為正。

　　1.普通車床坐標系和普通車床基準點

　　普通車床坐標系是指以機床原點為坐標原點建立的坐標系。普通車床的機床原點通常取卡盤前端表面與主軸中心線的交點。普通車床出廠前，生產廠家已對普通機床的原點進行了調整。好吧，用戶不能隨意更改。普通車床的基準點是指刀架上的一個固定點，即刀具設定的基準點從距離機床原點O最遠的固定點R縮回。機床出廠時，該R點也由廠家調試。數據被輸入數控系統。因此，機床參考點R到機床原點O的坐標是一個已知數和一個固定值。一般來說，在對刀前，普通車床必須進行“歸零”操作(即使刀架回到基準點操作)，即使刀架上的對刀基準點與機床基準點R重合，此時CRT屏幕上顯示的x、z值為機床參考點R相對于機床原點O在X和Z方向上的值。

　　2.工件坐標系及起點

　　工件坐標系(又稱編程坐標系)是指以工件原點(或編程原點)為坐標原點建立的坐標系。編程坐標系用于編程并手動設置。工件原點可以是工件上的任意一點，但為了編程和便于數值計算，一般普通車床的原點編程選擇工件右端或左端與中心線的交點作為工件原點。數控編程時應首先確定工件坐標系。起點(也稱為程序的起點)是刀具的刀具點相對于工件原點OP的位置，即刀具相對于工件移動的起點。工件坐標系的建立實際上決定了刀具起點相對于工件原點的坐標值過程。目前，在普通車床上建立工件坐標系的方法一般是通過相應的G指令來設定的。工件坐標系建立后，與機床坐標系沒有接觸。此時，兩人仍相互獨立。數控系統既不知道工件在機床中的位置，也不知道刀具在機床中的位置。也就是說，不能按照程序正確處理。因此，在加工前，還必須確定刀具點與機床坐標原點O的關系，即在一般加工前通過對刀方法實現。

　　3.刀具位置補償

　　對于刀具位置補償來講，下列3種情況下，均須進行刀具位置的偏置補償：

　　(1)在實際加工中，通常是各把不同位置的若干把刀具(即各把刀具的刀尖在刀架上相對于某固定點的位置各不相同)加工同一輪廓尺寸的工件，而編程時往往都建立統一的坐標系，要求使所有的刀尖都移到坐標系中的一個基準點上，或者以一把刀為基準設定工件坐標系，因此須將其余刀具的刀尖都偏移到此基準刀尖位置上。利用刀具位置補償即可完成。

　　(2)對同一把刀具而言，當刀具重磨或更換新刀后，再把它準確地安裝到程序所設定的原位置，是非常困難的，總是存在位置誤差，這個位置誤差在實際加工后即成為加工誤差，此時，需通過刀具位置補償功能來修正刀具安裝位置誤差。

　　(3)每把刀具在使用過程中都有不同程度的磨損，而磨損后的刀尖位置與編程位置存在差值，同樣會造成加工誤差，這種誤差也可通過刀具位置補償功能來糾正。

　　二、刀補值的確定

　　1.試切法

　　從以上分析可知：雖然我們可以通過返回基準點來確定刀具基準點的坐標，也可以通過測量來確定工件的位置和機床的坐標，但是在建立了工件坐標系之后，與機床坐標系沒有接觸。數控系統仍然相互獨立，既不知道工件在機床中的位置，也不知道刀具在機床中的位置，也不能確定它們的相互位置。這樣，就需要試切法。試切方法是手動將機床返回基準點，在卡盤上夾緊工件毛坯，測量D(工件直徑)和L(工件伸出量)3爪卡盤距離，啟動機床，手動對刀(以90°外車刀為例)。第一步：輕輕觸碰車刀刀尖和刀桿端面至對刀位置，然后在Z方向離開車刀，在X方向離開車刀，記錄CRT動態坐標值Z;第二步：將車刀尖和棒料外圓輕輕觸碰刀具設置，然后X方向不移動，Z方向退出車刀，記錄CRT動態坐標值X;第三步：計算刀具補償值(Ll，L2)。將公式計算替換為計算L2和L1的值。

　　最后，將刀具補償值(L1，L2)輸入數控系統。刀具補償值輸入數控系統后，刀具軌跡自動修正。試驗切削法也可用于多刀具加工。其他刀具的對刀過程相同。將每個刀具的刀具偏置值輸入相應的刀具偏置寄存器，進行數控系統補償。也可以使用第一個刀具的刀具位置作為基點，并使用剩余刀具的刀具位置與第一個刀具的偏差作為補償值。用上述方法對刀是使每一刀具的刀尖與外母線的交點和工件的端面相接觸，并以此交點為基準計算每一刀具的刀具偏移量。采用試切法對刀時，精密對刀方法為：手動對刀時，用1刀轉動工件試件端面和外圓，試件伸出卡盤長度L和試切外圓直徑D。降低進給速度，使刀具與工件的接觸程度盡可能均勻，可以有效提高試切對刀精度。采用試切法對刀的優點是不需要專用工具對刀，操作人員只需按常規操作，簡單、快速、相對正確有效。

　　2.其它工具的對刀方法

　　對于配有多個刀具的普通車床，每個刀具之間也存在位置偏差。如果嘗試用試切削法逐個確定刀具補償值，必然會造成精度下降，效率低、耗時長。用接觸式對刀工具對刀時，先對刀標準，再用試切法對刀標準。其它刀具相對于標準刀具的刀具補償值由數控系統計算得到，由對刀儀的傳感器獲得。從而確定每個刀具相對于工件的刀具補償值。接觸式對刀工具的刀距值設定與手動對刀方法的區別在于，它能自動捕捉信息，計算刀距值并存儲。簡單地說，接觸式對刀的對刀原理是確定不同對刀裝置之間的對刀位置。數控系統計算位置補償值(刀具補償值)并存儲刀具補償值。過程。

　　三、結語

　　沒有自動對刀儀的普通車床加工零件時，一般采用實體切削法對刀。在刀尖加工零件時，輸入所用刀具的幾何尺寸(刀具長度補償)，然后測量加工零件的實際尺寸，以修改刀具幾何補償值和加工零件的程序。，效率低，不利于實現自動化處理。有對刀裝置的普通車床操作人員可根據工藝要求對刀。加工零件時，對刀裝置收到信號后，機床立即停止運動，信號反饋給數控系統。系統自動發送幾何補償中的測量值，操作者可以根據測量值修改相應的零件加工程序。分析了普通車床接觸式對刀器存在的技術問題，介紹了對刀器位置偏差的概念介紹及原因分析，介紹了確定對刀補償值的方法。希望能對提高普通車床加工精度的效率起到更大的作用。