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當(dāng)前位置:南通縱橫機床有限公司>>技術(shù)文章>>加工中心的對刀方法
工件在數(shù)控加工中心機床上定位裝夾好之后,需要通過對刀操作來告訴機床,工件在機床上的正確位置,否則,后續(xù)的加工操作根本無法進(jìn)行。對于零件的粗加工工序而言,的對刀方法就是試切法。下面介紹試切法對刀的具體操作步驟。
方法/步驟
1. 1、回零(返回機床原點)
對刀之前,一定要進(jìn)行回零(返回機床原點)的操作,以便于清除掉上次操作的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。注意:X、Y、Z三軸都需要回零。
2. 2、主軸正轉(zhuǎn)
用“MDI”模式,通過輸入指令代碼使主軸正轉(zhuǎn),并保持中等旋轉(zhuǎn)速度。然后換成“手輪”模式,通過轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)速率進(jìn)行機床移動的操作。
3. 3、X向?qū)Φ?/span>
用刀具在工件的右邊輕輕的碰下,將機床的相對坐標(biāo)清零;將刀具沿Z向提起,再將刀具移動到工件的左邊,沿Z向下到之前的同一高度,移動刀具與工件輕輕接觸,將刀具提起,記下機床相對坐標(biāo)的X值,將刀具移動到相對坐標(biāo)X的一半上,記下機床的坐標(biāo)的X值、并按(INPUT)輸入的坐標(biāo)系中即可(發(fā)那科系統(tǒng)輸入“X0.”并按“測量”也可以)。
4. 4、Y向?qū)Φ?/span>
用刀具在工件的前面輕輕的碰下,將機床的相對坐標(biāo)清零;將刀具沿Z向提起,再將刀具移動到工件的后面,沿Z向下到之前的同一高度,移動刀具與工件輕輕接觸,將刀具提起,記下機床相對坐標(biāo)的Y值,將刀具移動到相對坐標(biāo)Y的一半上,記下機床的坐標(biāo)的Y值、并按(INPUT)輸入的坐標(biāo)系中即可(發(fā)那科系統(tǒng)輸入“Y0.”按“測量”也可以)。
5. 5、Z向?qū)Φ?/span>
將刀具移動到工件上要對Z向零點的面上,慢慢移動刀具至與工件上表面輕輕接觸,記下此時的機床的坐標(biāo)系中的Z向值,并按(INPUT)輸入的坐標(biāo)系中即可(發(fā)那科系統(tǒng)輸入“Z0.”按“測量”也可以)。
6. 6、主軸停轉(zhuǎn)
先將主軸停止轉(zhuǎn)動,并把主軸移動到合適的位置,調(diào)取加工程序,準(zhǔn)備正式加工。
導(dǎo)讀:數(shù)控車床對刀是加工中的重要技能,對刀的準(zhǔn)確性決定了零件的加工精度,對刀效率直接影響零件的加工效率,對刀對機床加工操作非常重要。
數(shù)控車床開機后,必須進(jìn)行回零(參考點)操作,其目的是建立數(shù)控車床進(jìn)行位置測量、控制、顯示的統(tǒng)一基準(zhǔn),也就是刀具回到機床原點,機床原點通常在刀具的正行程處,它的位置由機床位置傳感器決定。
機床回零后,刀具(刀尖)的位置與機床原點的距離是固定不變的,因此,為便于對刀和加工,可將機床回零后刀尖的位置看作機床原點。對刀就是在數(shù)控機床的機床坐標(biāo)系中建立工件坐標(biāo)系,并使工件坐標(biāo)系原點與編程原點重合的操作過程。
通過試切或非接觸方法測量出機床坐標(biāo)系中的刀尖編程點距加工原點X和Z方向的距離,并把數(shù)值設(shè)置到機床參數(shù)中,通過程序調(diào)用,建立工件坐標(biāo)系,程序中基點的坐標(biāo)值就是以建立的工件坐標(biāo)系的原點為原點的,加工出零件的輪廓。
一、對刀原理
對刀的目的是為了建立工件坐標(biāo)系,直觀的說法是,對刀是確立工件在機床工作臺中的位置,實際上就是求對刀點在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。
對于數(shù)控車床來說,在加工前首先要選擇對刀點,對刀點是指用數(shù)控機床加工工件時,刀具相對于工件運動的起點。對刀點既可以設(shè)在工件上(如工件上的設(shè)計基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)),也可以設(shè)在夾具或機床上,若設(shè)在夾具或機床上的某一點,則該點必須與工件的定位基準(zhǔn)保持一定精度的尺寸關(guān)系。
對刀時,應(yīng)使指刀位點與對刀點重合,所謂刀位點是指刀具的定位基準(zhǔn)點,對于車刀來說,其刀位點是刀尖。對刀的目的是確定對刀點(或工件原點)在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,測量刀具的刀位偏差值。對刀點找正的準(zhǔn)確度直接影響加工精度。
在實際加工工件時,使用一把刀具一般不能滿足工件的加工要求,通常要使用多把刀具進(jìn)行加工。在使用多把車刀加工時,在換刀位置不變的情況下,換刀后刀尖點的幾何位置將出現(xiàn)差異,這就要求不同的刀具在不同的起始位置開始加工時,都能保證程序正常運行。
為了解決這個問題,機床數(shù)控系統(tǒng)配備了刀具幾何位置補償?shù)墓δ埽?span style="color:#7E1F1F">利用刀具幾何位置補償功能,只要事先把每把刀相對于某一預(yù)先選定的基準(zhǔn)刀的位置偏差測量出來,輸入到數(shù)控系統(tǒng)的刀具參數(shù)補正欄組號里,在加工程序中利用T指令,即可在刀具軌跡中自動補償?shù)毒呶恢闷睢?/span>刀具位置偏差的測量同樣也需通過對刀操作來實現(xiàn)。
二、對刀方法
在數(shù)控加工中,對刀的基本方法有試切法、對刀儀對刀和自動對刀等。本文以數(shù)控銑床為例,介紹幾種常用的對刀方法。
1、試切對刀法
這種方法簡單方便,但會在工件表面留下切削痕跡, 且對刀精度較低。以對刀點(此處與工件坐標(biāo)系原點重合)在工件表面中心位置為例采用雙邊對刀方式。
(1)x,y向?qū)Φ丁?/span>
①將工件通過夾具裝在工作臺上,裝夾時,工件的四個側(cè)面都應(yīng)留出對刀的位置。
②啟動主軸中速旋轉(zhuǎn),快速移動工作臺和主軸,讓刀具快速移動到靠近工件左側(cè)有一定安全距離的位置,然后降低速度移動至接近工件左側(cè)。
③靠近工件時改用微調(diào)操作(一般用0.01mm)來靠近,讓刀具慢慢接近工件左側(cè),使刀具恰好接觸到工件左側(cè)表面(觀察,聽切削聲音、看切痕、看切屑,只要出現(xiàn)一種情況即表示刀具接觸到工件),再回退0.01mm。記下此時機床坐標(biāo)系中顯示的坐標(biāo)值,如-240.500。
④沿z正方向退刀,至工件表面以上,用同樣方法接近工件右側(cè),記下此時機床坐標(biāo)系中顯示的坐標(biāo)值,如-340.500。
⑤據(jù)此可得工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中坐標(biāo)值為{-240.500+(-340.500)}/2=-290.500。
⑥同理可測得工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。
(2)z向?qū)Φ丁?/span>
①將刀具快速移至工件上方。
②啟動主軸中速旋轉(zhuǎn),快速移動工作臺和主軸,讓刀具快速移動到靠近工件上表面有一定安全距離的位置,然后降低速度移動讓刀具端面接近工件上表面。
③靠近工件時改用微調(diào)操作(一般用0.01mm)來靠近,讓刀具端面慢慢接近工件表面(注意刀具特別是立銑刀時在工件邊緣下刀,刀的端面接觸工件表面的面積小于半圓,盡量不要使立銑刀的中心孔在工件表面下刀),使刀具端面恰好碰到工件上表面,再將軸再抬高,記下此時機床坐標(biāo)系中的z值,-140.400,則工件坐標(biāo)系原點W在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為-140.400。
(3)將測得的x,y,z值輸入到機床工件坐標(biāo)系存儲地址G5*中(一般使用G54~G59代碼存儲對刀參數(shù))。
(4)進(jìn)入面板輸入模式(MDI),輸入“G5*”,按啟動鍵(在自動模式下),運行G5*使其生效。
(5)檢驗對刀是否正確。
2、塞尺、標(biāo)準(zhǔn)芯棒、塊規(guī)對刀法
此法與試切對刀法相似,只是對刀時主軸不轉(zhuǎn)動,在刀具和工件之間加人塞尺(或標(biāo)準(zhǔn)芯棒、塊規(guī)),以塞尺恰好不能自由抽動為準(zhǔn),注意計算坐標(biāo)時這樣應(yīng)將塞尺的厚度減去。因為主軸不需要轉(zhuǎn)動切削,這種方法不會在工件表面留下痕跡,但對刀精度也不夠高。
3、采用尋邊器、偏心棒和軸設(shè)定器等工具對刀法
操作步驟與采用試切對刀法相似,只是將刀具換成尋邊器或偏心棒。這是的方法。效率高,能保證對刀精度。使用尋邊器時必須小心,讓其鋼球部位與工件輕微接觸,同時被加工工件必須是良導(dǎo)體,定位基準(zhǔn)面有較好的表面粗糙度。z軸設(shè)定器一般用于轉(zhuǎn)移(間接)對刀法。
4、轉(zhuǎn)移(間接)對刀法
加工一個工件常常需要用到不止一把刀,第二把刀的長度與把刀的裝刀長度不一樣,需要重新對零,但有時零點被加工掉,無法直接找回零點,或不容許破壞已加工好的表面,還有某些刀具或場合不好直接對刀,這時候可采用間接找零的方法。
(1)對把刀
①對把刀的時仍然先用試切法、塞尺法等。記下此時工件原點的機床坐標(biāo)z1。把刀加工完后,停轉(zhuǎn)主軸。
②把對刀器放在機床工作臺平整臺面上(如虎鉗大表面)。
③在手輪模式下,利用手搖移動工作臺至適合位置,向下移動主軸,用刀的底端壓對刀器的頂部,表盤指針轉(zhuǎn)動,在一圈以內(nèi),記下此時軸設(shè)定器的示數(shù)并將相對坐標(biāo)軸清零。
④確抬高主軸,取下把刀。
(2)對第二把刀。
①裝上第二把刀。
②在手輪模式下,向下移動主軸,用刀的底端壓對刀器的頂部,表盤指針轉(zhuǎn)動,指針指向與把刀相同的示數(shù)A位置。
③記錄此時軸相對坐標(biāo)對應(yīng)的數(shù)值z0(帶正負(fù)號)。
④抬高主軸,移走對刀器。
⑤將原來把刀的G5*里的z1坐標(biāo)數(shù)據(jù)加上z0 (帶正負(fù)號),得到一個新的坐標(biāo)。
⑥這個新的坐標(biāo)就是要找的第二把刀對應(yīng)的工件原點的機床實際坐標(biāo),將它輸人到第二把刀的G5*工作坐標(biāo)中,這樣,就設(shè)定好第二把刀的零點。其余刀與第二把刀的對刀方法相同。
注:如果幾把刀使用同一G5*,則步驟⑤,⑥改為把z0存進(jìn)二號刀的長度參數(shù)里,使用第二把刀加工時調(diào)用刀長補正G43H02即可。
5、對刀法
(1)x,y向?qū)Φ丁?/span>
①將工件通過夾具裝在機床工作臺上,換上。
②快速移動工作臺和主軸,讓移動到近工件的上方,尋找工件畫線的中心點,降低速度移動讓接近它。
③改用微調(diào)操作,讓慢慢接近工件畫線的中心點,直到尖點對準(zhǔn)工件畫線的中心點,記下此時機床坐標(biāo)系中的x, y坐標(biāo)值。
(2)卸下,裝上銑刀,用其他對刀方法如試切法、塞尺法等得到z軸坐標(biāo)值。
6、百分表(或千分表)對刀法
百分表(或千分表)對刀法(一般用于 圓形工件的對刀)
(1)x,y向?qū)Φ丁?/span>
將百分表的安裝桿裝在刀柄上,或?qū)俜直淼拇判宰谥鬏S套筒上,移動工作臺使主軸中心線(即刀具中心)大約移到工件中心,調(diào)節(jié)磁性座上伸縮桿的長度和角度,使百分表的觸頭接觸工件的圓周面,(指針轉(zhuǎn)動約0.1mm)用手慢慢轉(zhuǎn)動主軸,使百分表的觸頭沿著工件的圓周面轉(zhuǎn)動,觀察百分表指針的便移情況,慢慢移動工作臺的軸和軸,多次反復(fù)后,待轉(zhuǎn)動主軸時百分表的指針基本在同一位置(表頭轉(zhuǎn)動一周時,其指針的跳動量在允許的對刀誤差內(nèi),如0.02mm),這時可認(rèn)為主軸的中心就是軸和軸的原點。
(2)卸下百分表裝上銑刀,用其他對刀方法如試切法、塞尺法等得到z軸坐標(biāo)值。
7、專用對刀器對刀法
傳統(tǒng)對刀方法有安全性差(如塞尺對刀,硬碰硬刀尖易撞壞)占用機時多(如試切需反復(fù)切量幾次),人為帶來的隨機性誤差大等缺點,已經(jīng)適應(yīng)不了數(shù)控加工的節(jié)奏,更不利于發(fā)揮數(shù)控機床的功能。用專用對刀器對刀有對刀精度高、效率高、安全性好等優(yōu)點,把繁瑣的靠經(jīng)驗保證的對刀工作簡單化了,保證了數(shù)控機床的高效高精度特點的發(fā)揮,已成為數(shù)控加工機上解決刀具對刀*的一種專用工具。
機內(nèi)對刀方式是利用設(shè)置在機床工作臺面上的測量裝置(對刀儀),對刀庫中的刀具按設(shè)定程序進(jìn)行測量,然后與參考位置或標(biāo)準(zhǔn)刀進(jìn)行比較,得到刀具的長度或直徑,并自動更新到相應(yīng)刀具參數(shù)表中。利用對刀儀進(jìn)行機內(nèi)對刀的主要優(yōu)點是精確、自動、實時,對操作者沒有技術(shù)要求。
機內(nèi)對刀儀的分類和應(yīng)用范圍
機內(nèi)對刀儀一般由傳感器、信號接口以及對刀宏程序軟件組成。按照傳感器工作方式,機內(nèi)對刀儀可以分為接觸式對刀儀和激光對刀儀兩類,其中接觸式對刀儀自身的重復(fù)測量精度為1μm。根據(jù)對刀儀信號傳輸方式的不同,又可以進(jìn)一步細(xì)分為以下幾類:
1、電纜式對刀儀
電纜式對刀儀由于不需要對刀信號的轉(zhuǎn)換部件,而有的單件性價比,因此在工作中常見,但是其缺點是有電纜線的拖曳,限制了其應(yīng)用場合,主要適用于中小規(guī)格的三軸銑床/加工中心。
2、紅外線式對刀儀
紅外線式對刀儀的信號傳輸范圍一般在6m以內(nèi)。其優(yōu)點是采用編碼的HDR( 高速數(shù)據(jù)傳輸) 紅外技術(shù),從而避免了電纜拖曳帶來的不便和潛在的不安全因素,對刀后可以隨時從工作臺面取下,不占用加工空間,并且可以多臺機床共用1臺對刀儀,從而可以降低綜合成本。其缺點是在小型加工中心上使用時性價比不高。由其特點決定,該類對刀儀多用于中型機床以及大型的數(shù)控立車等。
3、無線電式對刀儀
無線電式對刀儀的無線電信號傳輸范圍一般在10m以上。其優(yōu)點是無線電信號傳輸范圍大,并且不易受到環(huán)境影響,對刀后可以隨時從工作臺面取下,不占用加工空間,并且可以多臺機床共用1臺對刀儀,從而可以降低綜合成本。該類對刀儀多用于大型、重型機床。
4、激光對刀儀
激光對刀儀的基本原理為采用聚焦激光光束為觸發(fā)媒介,當(dāng)激光光束被旋轉(zhuǎn)的刀具遮蔽時,即產(chǎn)生觸發(fā)信號。激光對刀儀采用非接觸測量,在對刀時沒有接觸力,可對極細(xì)小的刀具進(jìn)行測量,而不用擔(dān)心由于接觸力導(dǎo)致細(xì)小刀具折損。同時,由于測量時,刀具以加工速度高速旋轉(zhuǎn),所以測量狀態(tài)幾乎*等同于實際加工狀態(tài),提高了對刀的實用精度。造價較高,主要適用于高速加工中心。
機內(nèi)對刀儀的常見功能和優(yōu)勢
1、刀具長度/直徑的自動測量和參數(shù)更新:刀具在轉(zhuǎn)動時進(jìn)行長度/直徑的動態(tài)測量,同時,可以隨時進(jìn)行刀具參數(shù)的自動測量,從而極大消除了由于機床熱變形引起的刀具參數(shù)的“改變”,測量結(jié)果自動更新到相應(yīng)刀具的參數(shù)表中。
2、刀具磨損/破損的自動監(jiān)控:使用機內(nèi)對刀儀可以在刀具加工完畢后放回刀庫前,自動對刀具長度進(jìn)行一次測量,若發(fā)生正常磨損時可以自動將磨損數(shù)值更新到刀損參數(shù)中,若發(fā)生超長磨損可以當(dāng)作刀具破損(折斷),從而選擇更換新刀進(jìn)行下一個工件的加工或者自動停機報警提示操作者進(jìn)行刀具更換。
3、機床熱變形的自動補償:使用機內(nèi)對刀儀后,可以在加工前或者加工過程中隨時對刀具參數(shù)進(jìn)行自動測量和更新,每次測量都是在當(dāng)前機床熱變形的狀態(tài)下進(jìn)行的刀具設(shè)置。
4、刀具輪廓的測量和監(jiān)控:在一些特殊加工中(如用成型刀具加工),使用機內(nèi)激光對刀儀可隨時利用激光束掃描測量或監(jiān)控刀具輪廓,并根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的自動更新,保證工件的最終精度。
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