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一种应用于数控铣削的自动对刀仪
Jan 20, 2021  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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