一种应用于数控铣削的自动对刀仪
2021-1-20 来源：天津中德应用技术大学 天津 作者：王丽娜
摘要: 为了实现数控铣削时快速换刀，缩短辅助加工时间，减少工件装夹次数，保证加工精度与效率，设计了一种应用于数控铣削的自动对刀仪。介绍了这一自动对刀仪的结构和使用方法。这一自动对刀仪取材简单，制作方便，实用效果良好。
关键词:数控铣削 对刀仪 设计
1 、设计背景
数控铣削加工使用加工中心［1］，加工中心中的刀具库保证机床切削时能够快速换刀，减少辅助加工时间，同时能够减少工件的装夹次数，保证加工精度与效率。
刀具库中的每一把刀具，其结构、尺寸都不相同，只有预先在数控系统中设置好每把刀具的长度和直径方向的补偿值，才能使数控编程简单化。为此，测量每把刀具的补偿值，是正确使用加工中心的基本工作，这项工作称为对刀。
近年来，随着科学技术的发展，机械产品日趋精密，需要机床具有较强的适应能力。在数控铣削中对工件采用试切法或对刀块进行对刀时，经常出现因操作设备不熟练而导致撞刀、损坏对刀块的情况。此外，若采用试切法对刀，则虽然方法简单，但是会在工件上留下痕迹，对刀精度较低，仅仅适用于工件粗加工时的对刀。
采用手动法对刀，误差较大，对于频繁换刀的小批量生产工件，会增加工时，使加工效率偏低，不利于自动化加工，也使加工中心的优势难以发挥。对此，笔者设计了一种应用于数控铣削的自动对刀仪［2 － 3］，有效避免手动对刀造成的断刀、精度低等问题，并且大幅提高加工效率。
2 、对刀仪的作用
在工件的加工过程中，工件装卸、刀具调整等辅助时间在加工周期中占相当大的比例［5］。其中，刀具的调整既费时费力，又不易准确，而且还需要试切。有统计资料表明，一个工件的加工，纯机动时间大约只占总时间的 55% ，装夹和对刀等辅助时间占 45% 。
因此，对刀仪显示出极大的优越性。若使用自动对刀仪，则校对标准刀具后，其它刀具相对于标准刀具的尺寸偏差会自动修正，得到各把刀具的位置补偿值，可以有效提高加工精度，减少断刀数量、毛坯废料，避免对刀块损坏，进而有效提高加工效率，降低生产成本［6 － 8］。
如何使对刀仪有效满足铣刀的校准、测量，并且具有成本低廉、不易磨损的特点，是设计自动对刀仪的技术难点［9］。笔者设计了一种结构精巧、实用效果好、使用寿命长、成本低廉的接触式自动对刀仪，专门应用于数控铣削［10］。这一自动对刀仪相比市场中的对刀仪，取材简单，制作容易，造价低廉，实用效果较好。
3 、自动对刀仪结构
应用于数控铣削的自动对刀仪的结构如图 1 所示，对刀刀具如图 2 所示。
图 1 自动对刀仪结构
图 2 对刀刀具
4 、自动对刀仪使用方法
在实际使用自动对刀仪时，设置工件零点，将基准刀具移动至自动对刀仪正上方，并向下移动压至对刀凸台，发光二极管显示灯点亮。设定机床显示屏Z向坐标为零，基准刀具长度补偿值为零。使用对刀刀具对刀时，将对刀刀具对正对刀凸台，移动机床 Z 轴，使对刀刀具向下至发光二极管显示灯点亮。通过设定宏程序对比基准刀具与对刀刀具的刀长差，由信号传输装置写入机床得到对应的对刀刀具位置补偿值。
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