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对刀与对刀仪相关知识解答

文章出处:人气:27发表时间:2019-1-21 12:11:57

一、对刀仪的工作原理与安装目的?

1、装对刀仪的目的是为了解决每次手动换刀的刀长不一,再加上手动对刀带来的精度和低效的问题。在这些问题上才用到了对刀仪这一量具来解决上述问题。

2、其工作原理就是当人们第一次加工一个模具时,而把Z轴工作机械原点设在模具底部(也就是机床平台表面)。这个时候需要第一次手动对Z轴坐标,将刀尖移到工作台表面。将此Z轴机械坐标记录在机床指定的落差设定值里(不同的控制系统有不同的设法)。然后点击系统中的求落差(不同的控制系统是不同的表现形式,标准的系统是按照国标求落差的指令来执行)。落差求完后再接着对刀,再以后每换一把刀就只需要执行对刀指令就可以实现Z轴高度设定。这样提高了手动去设Z轴坐标的效率也提高了Z轴坐标设定的精度。

 

二、对刀仪一般应用在那种场合?

 

1、产品(模具)加工需要多刀完成的场合。由于加工零件需要几把刀来完成,为了保证每把刀的接刀更精准和提高效率。这样的机器需要安装对刀仪。

 

2、大规模机器标准化场合。由于机器加工的产品是标准件,需要上百台或更多的机器来加工。这个时候操作机床的工作人员水平不一,只有通过对刀仪来统一换刀后能保证每把刀的高度一致。如果用人工换刀去保证高度这个难度会很大,而且不能统一标准。这样的雕铣机需要安装对刀仪。

 

 

问:我的雕铣机能装对刀仪吗?

答:所有的控制系统都支持安装对刀仪,只不过有的有预留接口和功能。有的需要自行设置接口和功能,再有的就是要花钱开通这个接口(大多体系在日本系统,如发那科、西门子等)一般国产和台湾系统都有这个免费的接口和功能。

 

问:我的雕铣机适合哪种对刀仪?

答:判断适合您自己机床的对刀仪您只需要了解两个基本参数就行,一是您的机器大致适合哪种大小外形尺寸的对刀仪。二是您要知道您机器的控制系统对刀仪接口是常开还是常闭。外形尺寸很好辨别,但是常开常闭就不会识别了。这个时候就需要咨询我们大央机电或者咨询机器厂家。我把常见的系统给您对常开常闭做过判断,宝元、固高、维宏、华中等这些系统是不需要辨别常开和常闭的,因为这些系统都有一个参数可以设置常开和常闭,非常简单。新代、发格、PA等这些系统就要看是常开和常闭,因为这些系统改常开常闭比较麻烦。

 

问:不会安装怎么办?

答:如果您的控制系统是宝元、维宏、固高等简单系统,第一次安装那您需要熟悉这些系统操作和会使用万用表。这样在我们的电话指导下应该能完成安装。如果是把之前坏了的对刀仪更换,您只需要会万用表就行。通过电话沟通能解决问题。如果是其它比较不开放的控制系统需要专业技术人员安装才行。

 

问:对刀仪坏了能维修吗?

答:对刀仪坏了是可以维修的,情况分为三种。一是自然损坏,没有撞过。这种情况修复比较容易,维修费有会便宜些。二是轻微撞坏,可以修复。价格会稍微贵一点。三是严重损坏,这种情况建议更换新的对刀仪。这样节省了时间成本和高额的维修费,因为是维修的保修期不会太长。所以对刀仪坏了还要看个人具体情况。

 

 

一、什么是刀位点?

 

刀位点是刀具上的一个基准点,刀位点相对运动的轨迹即加工路线,也称编程轨迹。

 

二、对刀和对刀点

 

对刀是指操作员在启动数控程序之前,通过一定的测量手段,使刀位点与对刀点重合。可以用对刀仪对刀,其操作比较简单,测量数据也比较准确。还可以在数控机床上定位好夹具和安装好零件之后,使用量块、塞尺、千分表等,利用数控机床上的坐标对刀。对于操作者来说,确定对刀点将是非常重要的,会直接影响零件的加工精度和程序控制的准确性。在批生产过程中,更要考虑到对刀点的重复精度,操作者有必要加深对数控设备的了解,掌握更多的对刀技巧。

 

1、对刀点的选择原则

 

在机床上容易找正,在加工中便于检查,编程时便于计算,而且对刀误差小。

 

对刀点可以选择零件上的某个点(如零件的定位孔中心),也可以选择零件外的某一点(如夹具或机床上的某一点),但必须与零件的定位基准有一定的坐标关系。

 

提高对刀的准确性和精度,即便零件要求精度不高或者程序要求不严格,所选对刀部位的加工精度也应高于其他位置的加工精度。

 

选择接触面大、容易监测、加工过程稳定的部位作为对刀点。

 

对刀点尽可能与设计基准或工艺基准统一,避免由于尺寸换算导致对刀精度甚至加工精度降低,增加数控程序或零件数控加工的难度。

 

为了提高零件的加工精度,对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。例如以孔定位的零件,以孔的中心作为对刀点较为适宜。

 

对刀点的精度既取决于数控设备的精度,也取决于零件加工的要求,人工检查对刀精度以提高零件数控加工的质量。尤其在批生产中要考虑到对刀点的重复精度,该精度可用对刀点相对机床原点的坐标值来进行校核。

 

2、对刀点的选择方法

 

对于数控车床或车铣加工中心类数控设备,由于中心位置(X0,Y0,A0)已有数控设备确定,确定轴向位置即可确定整个加工坐标系。因此,只需要确定轴向(Z0或相对位置)的某个端面作为对刀点即可。

 

对于三坐标数控铣床或三坐标加工中心,相对数控车床或车铣加工中心复杂很多,根据数控程序的要求,不仅需要确定坐标系的原点位置(X0,Y0,Z0),而且要同加工坐标系G54、G55、G56、G57等的确定有关,有时也取决于操作者的习惯。对刀点可以设在被加工零件上,也可以设在夹具上,但是必须与零件的定位基准有一定的坐标关系,Z方向可以简单的通过确定一个容易检测的平面确定,而X、Y方向确定需要根据具体零件选择与定位基准有关的平面、圆。

 

对于四轴或五轴数控设备,增加了第4、第5个旋转轴,同三坐标数控设备选择对刀点类似,由于设备更加复杂,同时数控系统智能化,提供了更多的对刀方法,需要根据具体数控设备和具体加工零件确定。

 

对刀点相对机床坐标系的坐标关系可以简单地设定为互相关联,如对刀点的坐标为(X0,Y0,Z0),同加工坐标系的关系可以定义为(X0+Xr,Y0+Yr,Z0+Zr),加工坐标系G54、G55、G56、G57等,只要通过控制面板或其他方式输入即可。这种方法非常灵活,技巧性很强,为后续数控加工带来很大方便。

 

一旦因为编程参数输入错误,机床发生碰撞,对机床精度的影响是致命的。所以对于高精度数控车床来说,碰撞事故要杜绝。

 

3、碰撞发生的最主要的原因:

 

a.对刀具的直径和长度输入错误;

b.对工件的尺寸和其他相关的几何尺寸输入错误以及工件的初始位置定位错误;

c.机床的工件坐标系设置错误,或者机床零点在加工过程中被重置,而产生变化,机床碰撞大多发生在机床快速移动过程中,这时候发生的碰撞的危害也最大,应绝对避免。

 

所以操作者要特别注意机床在执行程序的初始阶段和机床在更换刀具的时候,此时一旦程序编辑错误,刀具的直径和长度输入错误,那么就很容易发生碰撞。

 

在程序结束阶段,数控轴的退刀动作顺序错误,那么也可能发生碰撞。

 

为了避免上述碰撞,操作者在操作机床时,要充分发挥五官的功能,观察机床有无异常动作,有无火花,有无噪音和异常的响动,有无震动,有无焦味。发现异常情况应立即停止程序,待机床问题解决后,机床才能继续工作。

 

三、零点漂移现象

 

零点漂移现象是受数控设备周围环境影响因素引起的,在同样的切削条件下,对同一台设备来说、使用相同一个夹具、数控程序、刀具,加工相同的零件,发生的一种加工尺寸不一致或精度降低的现象。

 

零点漂移现象主要表现在数控加工过程的一种精度降低现象或者可以理解为数控加工时的精度不一致现象。零点漂移现象在数控加工过程中是不可避免的,对于数控设备是普遍存在的,一般受数控设备周围环境因素的影响较大,严重时会影响数控设备的正常工作。影响零点漂移的原因很多,主要有温度、冷却液、刀具磨损、主轴转速和进给速度变化大等。

 

四、刀具补偿

 

经过一定时间的数控加工后,刀具的磨损是不可避免的,其主要表现在刀具长度和刀具半径的变化上,因此,刀具磨损补偿也主要是指刀具长度补偿和刀具半径补偿。

 

五、刀具半径补偿

 

在零件轮廓工中,由于刀具总有一定的半径如铣刀半径,刀具中心的运动轨迹并不等于所需加工零件的实际轨迹,而是需要偏置一个刀具半径值,这种偏移习惯上成为刀具半径补偿。因此,进行零件轮廓数控加工时必须考虑刀具的半径值。需要指出的是,UG/CAM数控程序是以理想的加工状态和准确的刀具半径进行编程的,刀具运动轨迹为刀心运动轨迹,没有考虑数控设备的状态和刀具的磨损程度对零件数控加工的影响。因此,无论对于轮廓编程,还是刀心编程,UG/CAM数控程序的实现必须考虑刀具半径磨损带来的影响,合理使用刀具半径补偿。

 

六、刀具长度补偿

 

在数控铣、镗床上,当刀具磨损或更换刀具时,使刀具刀尖位置不在原始加工的编程位置时,必须通过延长或缩短刀具长度方向一个偏置值的方法来补偿其尺寸的变化,以保证加工深度或加工表面位置仍然达到原设计要求尺寸。

 

七、机床坐标系

 

数控机床的坐标轴命名规定为机床的直线运动采用笛卡儿坐标系,其坐标命名为X、Y、Z,通称为基本坐标系。以X、Y、Z坐标轴或以与X、Y、Z坐标轴平行的坐标轴线为中心旋转的运动,分别称为A轴、B轴、C轴,A、B、C的正方向按右手螺旋定律确定。

 

Z轴:通常把传递切削力的主轴规定为Z坐标轴。对于刀具旋转的机床,如镗床、铣床、钻床等,刀具旋转的轴称为Z轴。

 

X轴:X轴通常平行与工件装夹面并与Z轴垂直。对于刀具旋转的机床,例如卧式铣床、卧式镗床,从刀具主轴向工件方向看,右手方向为X轴的正方向,当Z轴为垂直时,对于单立柱机床如立式铣床,则沿刀具主轴向立柱方向看,右手方向为X轴的正方向。

 

Y轴:Y轴垂直于X轴和Z轴,其方向可根据已确定的X轴和Z轴,按右手直角笛卡儿坐标系确定。

 

旋转轴的定义也按照右手定则,绕X轴旋转为A轴,绕Y轴旋转为B轴,绕Z轴旋转为C轴。

 

机床原点就是机床坐标系的坐标原点。机床上有一些固定的基准线,如主轴中心线;也有一些固定的基准面,如工作台面、主轴端面、工作台侧面等。当机床的坐标轴手动返回各自的原点以后,用各坐标轴部件上的基准线和基准面之间的距离便可确定机床原点的位置,该点在数控机床的使用说明书上均有说明。

 

八、零件加工坐标系和坐标原点

 

工件坐标系又称编程坐标系,是由编程员在编制零件加工程序时,以工件上某一固定点为原点建立的坐标系。零件坐标系的原点称为零件零点(零件原点或程序零点),而编程时的刀具轨迹坐标是按零件轮廓在零件坐标系的坐标确定的。

 

加工坐标系的原点在机床坐标系中称为调整点。在加工时,零件随夹具安装在机床上,零件的装夹位置相对于机床是固定的,所以零件坐标系在机床坐标系中的位置也就确定了。这时测量的零件原点与机床原点之间的距离称作零件零点偏置,该偏置需要预先存储到数控系统中。

 

在加工时,零件原点偏置便能自动加到零件坐标系上,使数控系统可按机床坐标系确定加工时的绝对坐标值。因此,编程员可以不考虑零件在机床上的实际安装位置和安装精度,而利用数控系统的偏置功能,通过零件原点偏置值,补偿零件在机床上的位置误差,现在的数控机床都有这种功能,使用起来很方便。零件坐标系的位置以机床坐标系为参考点,在一个数控机床上可以设定多个零件坐标系,分别存储在G54/G59等中,零件零点一般设在零件的设计基准、工艺基准处,便于计算尺寸。

 

一般数控设备可以预先设定多个工作坐标系(G54~G59),这些坐标系存储在机床存储器内,工作坐标系都是以机床原点为参考点,分别以各自与机床原点的偏移量表示,需要提前输入机床数控系统,或者说是在加工前设定好的坐标系。

 

加工坐标系(MCS)是零件加工的所有刀具轨迹输出点的定位基准。加工坐标系用OM-XM-YM-ZM表示。有了加工坐标系,在编程时,无需考虑工件在机床上的安装位置,只要根据工件的特点及尺寸来编程即可。

 

加工坐标系的原点即为工件加工零点。工件加工零点的位置是任意的,是由编程人员在编制数控加工程序时根据零件的特点选定。工件零点可以设置在加工工件上,也可以设置在夹具上或机床上。为了提高零件的加工精度,工件零点尽量选在精度较高的加工表面上;为方便数据处理和简化程序编制,工件零点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上,对于对称零件,最好将工件零点设在对称中心上,容易找准,检查也方便。

 

九、装夹原点

 

装夹原点常见于带回转(或摆动)工作台的数控机床和加工中心,比如回转中心,与机床参考点的偏移量可通过测量存入数控系统的原点偏置寄存器中,供数控系统原点偏移计算用。

 

对刀仪操作


一、工作原理


对刀仪的核心部件是由一个高精度的开关(测头),一个高硬度、高耐磨的硬质合金四面体(对刀探针)和一个信号传输接口器组成(其他件略)。四面体探针是用于与刀具进行接触,并通过安装在其下的挠性支撑杆,把力传至高精度开关;开关所发出的通、断信号,通过信号传输接口器,传输到数控系统中进行刀具方向识别、运算、补偿、存取等。

 

数控机床的工作原理决定,当机床返回各自运动轴的机械参考点后,建立起来的是机床坐标系。该参考点一旦建立,相对机床零点而言,在机床坐标系各轴上的各个运动方向就有了数值上的实际意义。

 

对于安装了对刀仪的机床,对刀仪传感器距机床坐标系零点的各方向实际坐标值是一个固定值,需要通过参数设定的方法来精确确定,才能满足使用,否则数控系统将无法在机床坐标系和对刀仪固定坐标之间进行相互位置的数据换算。 当机床建立了“机床坐标系”和“对刀仪固定坐标”后(不同规格的对刀仪应设置不同的固定坐标值),对刀仪的工作原理如下:

 

1机床各直线运动轴返回各自的机械参考点之后,机床坐标系和对刀仪固定坐标之间的相对位置关系就建立起了具体的数值。


2
不论是使用自动编程控制,还是手动控制方式操作对刀仪,当移动刀具沿所选定的某个轴,使刀尖(或动力回转刀具的外径)靠向且触动对刀仪上四面探针的对应平面,并通过挠性支撑杆摆动触发了高精度开关传感器后,开关会立即通知系统锁定该进给轴的运动。因为数控系统是把这一信号作为高级信号来处理,所以动作的控制会极为迅速、准确。


3
由于数控机床直线进给轴上均装有进行位置环反馈的脉冲编码器,数控系统中也有记忆该进给轴实际位置的计数器。此时,系统只要读出该轴停止的准确位置,通过机床、对刀仪两者之间相对关系的自动换算,即可确定该轴刀具的刀尖(或直径)的初始刀具偏置值了。换一个角度说,如把它放到机床坐标系中来衡量,即相当于确定了机床参考点距机床坐标系零点的距离,与该刀具测量点距机床坐标系零点的距离及两者之间的实际偏差值。


4
不论是工件切削后产生的刀具磨损、还是丝杠热伸长后出现的刀尖变动量,只要再进行一次对刀操作,数控系统就会自动把测得的新的刀具偏置值与其初始刀具偏置值进行比较计算,并将需要进行补偿的误差值自动补入刀补存储区中。当然,如果换了新的刀具,再对其重新进行对刀,所获得的偏置值就应该是该刀具新的初始刀具偏置值了。

 

二、对刀精度

 

根据有关资料及实践证明,对刀仪测头重复精度1μm;15英寸以下卡盘,手臂旋转重复精度5μm。 18英寸及其以上卡盘的大规格,对刀臂的重复精度能达到8μm。这一精度可以满足大部分用户的需要而不需试切。


对刀仪的使用,减少了机床的辅助时间,降低了返工和废品率,若配合大央机电工件测头一起使用,可显著提高机床效率和加工精度。

 

三、对刀仪操作规程


1
、对刀仪的日常保养
①每日检查润滑系统是否正常;
②主轴务必清洁干净,并涂抹干净防锈油;
③测试棒务必擦拭干净,并涂抹干净防锈油;
④使用后请保持或增加干净的防锈油,并及时清除杂物、灰尘、铁屑等;
⑤每日清洁对刀仪外罩;
⑥请务必用清洁防锈油,切记不可使用汽油 ,丙酮类溶剂;
⑦不用时请用防护罩包裹。


2
、对刀仪操作注意事项
①操作Z轴快速位移时请勿大力拉扯,请将把手往内压下,在移至接近刀具时,再使用微调手轮;
②量测刀具时,请以刀背接触侧头,避免损坏测头及量仪;
③每次对刀前务必用测试棒校正数据,直径跳动允差 0.02mm;
④操作前松开X轴固定螺钉;
⑤操作前松开Z轴固定配重螺钉;
⑥用完后请关闭电源。

3、操作说明

①X轴归“0”:
1
)、请同时擦拭清洁主轴及测试棒;
2)、将Z轴(升降)百分表架向顺时针方向移90度,以免X轴归零时撞及测试棒;
3)、将X轴 量表测头调至接触测试棒,使量表指针向顺时针方向接触第一个0的位置 ;
4)、将X轴显示数据设定为测试棒半径之数字,即完成归“0”。


②确定测试棒的归“0”的动作
1
)、将刀具装入主轴,并锁紧螺帽固定之;
2)、旋转主轴,使刀具之刀尖接触到X轴测头,让量表指针转至第一个“0”的位置;
3)、在显示器上设定刀具所需之尺寸,X轴输入刀具半径值 ,此时即完成刀具预调值;
4)、取下刀具时,请以逆时针方向松脱主固定螺帽

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