華中世紀(jì)星數(shù)控車床幾種精確對(duì)刀方法
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華中世紀(jì)星數(shù)控車床幾種精確對(duì)刀方法 (時(shí)間:2008-1-14 8:27:26 來源:中華機(jī)床網(wǎng)) “有用”是本刊,尤其是本欄目的宗旨。本文就是一篇非常實(shí)用的文章,文中首先介紹了數(shù)控車床常用的“試切對(duì)刀法”的原理及對(duì)刀思路;接著,介紹了華中世紀(jì)星車削數(shù)控系統(tǒng)的四種手動(dòng)試切對(duì)刀方法;為改進(jìn)其對(duì)刀精度,根據(jù)“自動(dòng)試切→測量→誤差補(bǔ)償”的思路,設(shè)計(jì)出了用程序控制的自動(dòng)試切法,并總結(jié)介紹了四種精確對(duì)刀方法。文后還給出了幾種對(duì)刀的示例程序,可能會(huì)對(duì)大家有所幫助。 對(duì)刀是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。對(duì)刀的準(zhǔn)確性決定了零件的加工精度,同時(shí),對(duì)刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。華中世紀(jì)星車削系統(tǒng)是武漢華中數(shù)控股份公司近年推出的優(yōu)秀國產(chǎn)數(shù)控車削系統(tǒng),是2004年首屆全國數(shù)控技能大賽的指定數(shù)控車削系統(tǒng)之一。但遺憾的是,華中公司以往多通過其技術(shù)人員口頭向用戶說明對(duì)刀操作,在他們編寫的《操作說明書》中卻沒有提到對(duì)刀操作,給用戶學(xué)習(xí)、使用帶來不便。筆者通過實(shí)踐探索,結(jié)合教學(xué)、技能考證培訓(xùn)與加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),將該系統(tǒng)的幾種快速準(zhǔn)確的試切對(duì)刀方法予以小結(jié),供大家參考,希望借此對(duì)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的推廣,推動(dòng)我國數(shù)控技能人才的培訓(xùn)盡一點(diǎn)微薄之力。 一、數(shù)控車試切對(duì)刀法的原理及對(duì)刀思路 深入理解數(shù)控車床的對(duì)刀原理對(duì)于操作者保持清晰的對(duì)刀思路、熟練掌握對(duì)刀操作以及提出新的對(duì)刀方法都具有指導(dǎo)意義。對(duì)刀的實(shí)質(zhì)是確定隨編程而變化的工件坐標(biāo)系的程序原點(diǎn)在唯一的機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。對(duì)刀的主要工作是獲得基準(zhǔn)刀程序起點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)和確定非基準(zhǔn)刀相對(duì)于基準(zhǔn)刀的刀偏置。本文作以下約定來說明試切法對(duì)刀的原理與思路:使用華中世紀(jì)星教學(xué)型車削系統(tǒng)HNC-21T(應(yīng)用軟件版本號(hào)為5.30);以工件右端面中心為程序原點(diǎn),用G92指令設(shè)定工件坐標(biāo)系;直徑編程,程序起點(diǎn)H的工件坐標(biāo)為(100,50);刀架上裝四把刀:1號(hào)刀為90外圓粗車刀、2號(hào)基準(zhǔn)刀為90外圓精車刀、3號(hào)刀為切斷刀、4號(hào)刀為60三角螺紋刀(全文所舉實(shí)例均與此相同)。 如圖1所示,基準(zhǔn)刀按照“手動(dòng)試切工件的外圓與端面,分別記錄顯示器(CRT)顯示試切點(diǎn)A的X、Z機(jī)床坐標(biāo)→推出程序原點(diǎn)O的機(jī)床坐標(biāo)→推出程序起點(diǎn)H的機(jī)床坐標(biāo)”的思路對(duì)刀。根據(jù)A點(diǎn)與O點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)的關(guān)系:XO= XA-Φd,ZO =ZA,可以推出程序原點(diǎn)O的機(jī)床坐標(biāo)。再根據(jù)H相對(duì)于O點(diǎn)的工件坐標(biāo)為(100,50),最后推出H點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo):XH=100-Φd,ZH= ZA+50。這樣建立的工件坐標(biāo)系是以基準(zhǔn)刀的刀尖位置建立的工件坐標(biāo)系。 圖1 手動(dòng)試切對(duì)刀示意圖 如圖2所示,由于各刀裝夾在刀架的X、Z方向的伸長和位置不同,當(dāng)非基準(zhǔn)刀轉(zhuǎn)位到加工位置時(shí),刀尖位置B相對(duì)于A點(diǎn)就有偏置,原來建立的工件坐標(biāo)系就不再適用了。此外,每把刀具在使用過程中還會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損,因此各刀的刀偏置和磨損值需要進(jìn)行補(bǔ)償。獲得各刀刀偏置的基本原理是:各刀均對(duì)準(zhǔn)工件上某一基準(zhǔn)點(diǎn)(如圖1的A點(diǎn)或O點(diǎn)),由于CRT顯示的機(jī)床坐標(biāo)不同,因此將非基準(zhǔn)刀在該點(diǎn)處的機(jī)床坐標(biāo)通過人工計(jì)算或系統(tǒng)軟件計(jì)算減去基準(zhǔn)刀在同樣點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo),就得到了各非基準(zhǔn)刀的刀偏置。 圖2 刀具的偏置和磨損補(bǔ)償 受多種因素的影響,手動(dòng)試切對(duì)刀法的對(duì)刀精度十分有限,將這一階段的對(duì)刀稱為粗略對(duì)刀。為得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果,如圖3所示,加工前在零件加工余量范圍內(nèi)設(shè)計(jì)簡單的自動(dòng)試切程序,通過“自動(dòng)試切→測量→誤差補(bǔ)償”的思路,反復(fù)修調(diào)基準(zhǔn)刀的程序起點(diǎn)位置和非基準(zhǔn)刀的刀偏置,使程序加工指令值與實(shí)際測量值的誤差達(dá)到精度要求,將這一階段的對(duì)刀稱為精確對(duì)刀。由于保證基準(zhǔn)刀程序起點(diǎn)處于精確位置是得到準(zhǔn)確的非基準(zhǔn)刀刀偏置的前提,因此一般修正了前者后再修正后者。 綜合這兩個(gè)階段的對(duì)刀,試切法對(duì)刀的基本操作流程如下:用基準(zhǔn)刀手動(dòng)試切得到對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)→人工計(jì)算或自動(dòng)獲得各非基準(zhǔn)刀的刀偏置→基準(zhǔn)刀處于大概的程序起點(diǎn)位置→基準(zhǔn)刀反復(fù)調(diào)用試切程序,測量尺寸后,以步進(jìn)或MDI方式移動(dòng)刀架進(jìn)行誤差補(bǔ)償,修正其程序起點(diǎn)的位置→非基準(zhǔn)刀反復(fù)調(diào)用試切程序,在原刀偏置的基礎(chǔ)上修正刀偏置→基準(zhǔn)刀處于準(zhǔn)確的程序起點(diǎn)不動(dòng)。 圖3 多刀試切對(duì)刀示意圖 二、幾種粗略對(duì)刀方法小結(jié) 下述每種方法的對(duì)刀準(zhǔn)備工作均相同:在系統(tǒng)MDI功能子菜單下按F2鍵,進(jìn)入刀偏表;用▲、鍵移動(dòng)藍(lán)色亮條到各刀對(duì)應(yīng)的刀偏號(hào)位置,按F5鍵;將刀偏號(hào)為#0000、#0001、#0002、#0003、#0004的X偏置、Z偏置的數(shù)據(jù)均修改為零,再按下F5鍵。 1. 選定基準(zhǔn)刀為標(biāo)準(zhǔn)刀,自動(dòng)設(shè)置刀偏置法 如圖1、圖4所示,對(duì)刀步驟如下: (1)用▲、鍵移動(dòng)藍(lán)色亮條對(duì)準(zhǔn)2號(hào)基準(zhǔn)刀的刀偏號(hào)#0002位置處,按F5鍵設(shè)置2號(hào)刀為標(biāo)準(zhǔn)刀具,則所在行變成紅色亮條。 (2)用基準(zhǔn)刀試切工件右端面,記錄試切點(diǎn)A的Z機(jī)床坐標(biāo);試切工件外圓,記錄A點(diǎn)的X機(jī)床坐標(biāo),退刀后停車,測量已切削軸段外徑ΦD。 (3)基準(zhǔn)刀按記錄值通過“點(diǎn)動(dòng)+步進(jìn)”方式重回A點(diǎn),在刀偏表的試切直徑和試切長度欄內(nèi)分別輸入ΦD和零。 (4)退刀,選擇非基準(zhǔn)刀的刀號(hào)手動(dòng)換刀,讓各非基準(zhǔn)刀的刀尖分別在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)下通過“點(diǎn)動(dòng)+步進(jìn)”方式目測對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn),然后分別在相應(yīng)刀偏號(hào)的試切直徑欄和試切長度欄內(nèi)輸入ΦD和零,則各非基準(zhǔn)刀的刀偏置會(huì)在X、Z偏置欄處自動(dòng)顯示。 (5)基準(zhǔn)刀重回A點(diǎn)后,MDI運(yùn)行“G91 G00/或G01 X[100-ΦD] Z50”,使其處于程序起點(diǎn)位置。 圖4 基準(zhǔn)刀為標(biāo)刀自動(dòng)設(shè)置刀偏置示意圖 2.將基準(zhǔn)刀在對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)處坐標(biāo)置零,自動(dòng)顯示刀偏置法 如圖1、圖5所示,對(duì)刀步驟如下: (1)與前述步驟(2)相同。 (2)基準(zhǔn)刀按記錄值通過“點(diǎn)動(dòng)+步進(jìn)”方式重回試切點(diǎn)A。 (3)在圖4界面按F1鍵“X軸置零”,按F2鍵“Z軸置零”,則CRT顯示的“相對(duì)實(shí)際坐標(biāo)”為(0,0)。 (4)手動(dòng)換非基準(zhǔn)刀,使其刀尖目測對(duì)齊A點(diǎn),這時(shí)CRT上顯示的“相對(duì)實(shí)際坐標(biāo)”的數(shù)值,就是該刀相對(duì)于基準(zhǔn)刀的刀偏置,用▲、鍵移動(dòng)藍(lán)色亮條到非基準(zhǔn)刀的刀偏號(hào),分別將其記錄并輸入到相應(yīng)位置。 (5)與前述步驟(5)相同。 圖5 基準(zhǔn)刀在對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)置零自動(dòng)顯示刀偏置示意圖 3. 多刀試切外圓軸段,人工計(jì)算獲得刀偏置法 如圖6所示,系統(tǒng)在手動(dòng)狀態(tài)下對(duì)好1、2、4號(hào)刀,并切出一個(gè)臺(tái)階軸,分別記錄各刀切削終點(diǎn)(如圖6中F、E、D點(diǎn))的機(jī)床坐標(biāo),并測量各段的直徑和長度。換3號(hào)切斷刀,切一退刀槽,以切斷刀的右尖點(diǎn)對(duì)刀,記錄B點(diǎn)坐標(biāo),測量圖示的ΦD3和L3。獲得了上述數(shù)據(jù)后,根據(jù)各刀對(duì)應(yīng)的F、E、D、B點(diǎn)與程序原點(diǎn)O的坐標(biāo)增量關(guān)系,可知基準(zhǔn)刀的程序起點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)為( X2-ΦD2+100,Z2-L2+50);而且可以推出各非基準(zhǔn)刀對(duì)應(yīng)程序原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)并通過人工計(jì)算獲得刀偏置,計(jì)算方法如表1所示,將記錄值和計(jì)算值填入相應(yīng)空格處。這里要注意:試切長度是指工件坐標(biāo)零點(diǎn)至試切終點(diǎn)之間Z方向的有向距離,按坐標(biāo)軸方向確定正、負(fù)方向。 圖6 多刀手動(dòng)試切示意圖 表1 非基準(zhǔn)刀的刀偏置計(jì)算表 此法試切過程簡單,省去了目測對(duì)齊試切點(diǎn)的步驟,但刀偏置需要人工計(jì)算獲得。如果將含計(jì)算公式的計(jì)算表打印出來,數(shù)值填入其對(duì)應(yīng)空格內(nèi)計(jì)算,就能很快算出刀偏置。 圖7 世紀(jì)星車削數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)刀示意圖 4. 世紀(jì)星車削數(shù)控系統(tǒng),多刀自動(dòng)對(duì)刀法 上述對(duì)刀方法均為相對(duì)刀偏法。HNC-21T經(jīng)過專業(yè)人員進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定和系統(tǒng)調(diào)試,還可以讓用戶選擇“絕對(duì)刀偏法”對(duì)刀。絕對(duì)刀偏法在加工程序編制上與前述相對(duì)刀偏法略有不同,不必要用G92或G54建立工件坐標(biāo)系,也不用取消刀補(bǔ),實(shí)例可參見程序O1005。其對(duì)刀步驟如下:系統(tǒng)回零后,如圖6所示,讓各刀分別手動(dòng)試切一圓柱段,測量直徑與長度尺寸后,按圖7所示填入在各刀對(duì)應(yīng)刀偏號(hào)的試切直徑于試切長度欄內(nèi),依據(jù)在“多刀試切外圓軸段,人工計(jì)算獲得刀偏置法”中講述的原理,系統(tǒng)軟件能自動(dòng)算出各刀對(duì)應(yīng)程序原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo),從而達(dá)到自動(dòng)對(duì)刀的目的。這種對(duì)刀方法最快捷,特別適合于工業(yè)生產(chǎn)。 三、幾種精確對(duì)刀方法小結(jié) 精確對(duì)刀階段總的思路是“自動(dòng)試切→測量→誤差補(bǔ)償”。誤差補(bǔ)償分兩種情況:對(duì)于基準(zhǔn)刀MDI運(yùn)行或步進(jìn)移動(dòng)刀架補(bǔ)償其程序起點(diǎn)位置;對(duì)于非基準(zhǔn)刀- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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