數(shù)控車床對刀原理及對刀方法摘要:鋼的分類我國切削加工與刀具技術(shù)展望(二)旋分切削--一種經(jīng)濟(jì)型加工工藝新刀片取得成功從設(shè)計(jì)著手,提高機(jī)床離合器的功效 mashan電火花加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用現(xiàn)代焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用 ScanCONTROL 2800激光三角測量技術(shù)烘箱介紹及其使用注意事項(xiàng)總結(jié)說明納米技術(shù)讓模具業(yè)漸入佳境加強(qiáng)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí) 注重實(shí)踐創(chuàng)新 山特維克可樂滿推出鑄鐵銑削新牌號
技術(shù)動態(tài):關(guān)于硬態(tài)切削技術(shù)的研究金剛石、超硬材料的特性與作用機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)各級技術(shù)中心已成為行業(yè)創(chuàng)新的中堅(jiān)力Igus推出新型免潤滑同步帶傳動裝置精密滾動軸承在電子專用設(shè)備中的應(yīng)用PCH-1010型環(huán)錘破碎機(jī)試制成功PLC在輪胎模電火花成型機(jī)中的應(yīng)用 英國DELCAM軟件的應(yīng)用及二次開發(fā)對刀是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。在一定條件下,對刀的精度可以決定零件的加工精度,同時,對刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。 僅僅知道對刀方法是不夠的,還要知道數(shù)控系統(tǒng)的各種對刀設(shè)置方式,以及這些方式在加工程序中的調(diào)用方法,同時要知道各種對刀方式的優(yōu).對刀是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能。
在一定條件下,對刀的精度可以決定零件的加工精度,同時,對刀效率還直接影響數(shù)控加工效率。
僅僅知道對刀方法是不夠的,還要知道數(shù)控系統(tǒng)的各種對刀設(shè)置方式,以及這些方式在加工程序中的調(diào)用方法,同時要知道各種對刀方式的優(yōu)缺點(diǎn)、使用條件(下面的論述是以FANUC OiMate數(shù)控系統(tǒng)為例)等。
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1、為什么要對刀
一般來說,零件的數(shù)控加工編程和上機(jī)床加工是分開進(jìn)行的。數(shù)控編程員根據(jù)零件的設(shè)計(jì)圖紙,選定一個方便編程的坐標(biāo)系及其原點(diǎn),我們稱之為程序坐標(biāo)系和程序原點(diǎn)。程序原點(diǎn)一般與零件的工藝基準(zhǔn)或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,因此又稱作工件原點(diǎn)。
數(shù)控車床通電后,須進(jìn)行回零(參考點(diǎn))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),該點(diǎn)就是所謂的機(jī)床原點(diǎn),它的位置由機(jī)床位置傳感器 決定。由于機(jī)床回零后,刀具(刀尖)的位置距離機(jī)床原點(diǎn)是固定不變的,因此,為便于對刀和加工,可將機(jī)床回零后刀尖的位置看作機(jī)床原點(diǎn)。
在圖1中,O是程序原點(diǎn),O'是機(jī)床回零后以刀尖位置為參照的機(jī)床原點(diǎn)。
圖1 數(shù)控車削對刀原理
編程員按程序坐標(biāo)系中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制刀具(刀尖)的運(yùn)行軌跡。由于刀尖的初始位置(機(jī)床原點(diǎn))與程序原點(diǎn)存在X向偏移距離和Z向偏移距離,使得實(shí)際的刀尖位置與程序指令的位置有同樣的偏移距離,因此,須將該距離測量出來并設(shè)置進(jìn)數(shù)控系統(tǒng),使系統(tǒng)據(jù)此調(diào)整刀尖的運(yùn)動軌跡。
所謂對刀,其實(shí)質(zhì)就是側(cè)量程序原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的偏移距離并設(shè)置程序原點(diǎn)在以刀尖為參照的機(jī)床坐標(biāo)系里的坐標(biāo)。
2、試切對刀原理
對刀的方法有很多種,按對刀的精度可分為粗略對刀和精確對刀;按是否采用對刀儀可分為手動對刀和自動對刀;按是否采用基準(zhǔn)刀,又可分為絕對對刀和相對對刀等。但無論采用哪種對刀方式,都離不開試切對刀,試切對刀是最根本的對刀方法。
圖2 數(shù)控車削試刀對刀
以圖2為例,試切對刀步驟如下:
①在手動操作方式下,用所選刀具在加工余量范圍內(nèi)試切工件外圓,記下此時顯示屏中的X坐標(biāo)值,記為Xa。(注意:數(shù)控車床顯示和編程的X坐標(biāo)一般為直徑值)。
②將刀具沿+Z方向退回到工件端面余量處一點(diǎn)(假定為α點(diǎn))切削端面,記錄此時顯示屏中的Z坐標(biāo)值,記為Za。
③測量試切后的工件外圓直徑,記為φ。
如果程序原點(diǎn)O設(shè)在工件端面(一般必須是已經(jīng)精加工完畢的端面)與回轉(zhuǎn)中心的交點(diǎn),則程序原點(diǎn)O在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為
Xo=Xa-φ(1)
Zo=Za
注意:公式中的坐標(biāo)值均為負(fù)值。將Xo、Zo設(shè)置 進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)即完成對刀設(shè)置。
3、程序原點(diǎn)(工件原點(diǎn))的設(shè)置方式
在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中,有以下幾種設(shè)置程序原點(diǎn)的方式:①設(shè)置刀具偏移量補(bǔ)償;②用G50設(shè)置刀具起點(diǎn);③用G54~G59設(shè)置程序原點(diǎn);④用“工件移”設(shè)置程序原點(diǎn)。
程序原點(diǎn)設(shè)置是對刀不可缺少的組成部分。每種設(shè)置方法有不同的編程使用方式、不同的應(yīng)用條件和不同的工作效率。各種設(shè)置方式可以組合使用。
(1)設(shè)置刀具偏移量補(bǔ)償車床的刀具補(bǔ)償包括刀具的“磨損量”補(bǔ)償參數(shù)和“形狀”補(bǔ)償參數(shù),兩者之和構(gòu)成車刀偏移量補(bǔ)償參數(shù)。試切對刀獲得的偏移一般設(shè)置在“形狀”補(bǔ)償參數(shù)中。
試切對刀并設(shè)置刀偏步驟如下:
①用外圓車刀試車-外圓,沿+Z軸退出并保持X坐標(biāo)不變。
②測量外圓直徑,記為φ。
③按“OFSET SET”(偏移設(shè)置)鍵→進(jìn)入“形狀”補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面→將光標(biāo)移到與刀位號相對應(yīng)的位置后,輸人Xφ(注意:此處的φ代表直徑值,而不是一符號,以下同),按“測量”鍵,系統(tǒng)自動按公式(1)計(jì)算出X方向刀具偏移量(如圖3所示)。
注意:也可在對應(yīng)位置處直接輸人經(jīng)計(jì)算或從顯示屏得到的數(shù)值,按“輸人”鍵設(shè)置。④用外圓車刀試車工件端面,沿+X軸退出并保持Z坐標(biāo)不變。
⑤按“OFSET SET”鍵→進(jìn)人“形狀”補(bǔ)償參數(shù)設(shè)定界面→將光標(biāo)移到與刀位號相對應(yīng)的位置后,輸人Zo,按“測量”鍵,系統(tǒng)自動按公式(1)計(jì)算出Z方向刀具偏移量。同樣也可以自行“輸入”偏移量。
⑥設(shè)置的刀具偏移量在數(shù)控程序中用T代碼調(diào)用。
這種方式具有易懂、操作簡單、編程與對刀可以完全分開進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。同時,在各種組合設(shè)置方式中都會用到刀偏設(shè)置,因此在對刀中應(yīng)用最為普遍。
(2)用G50設(shè)置刀具起點(diǎn)
①用外圓車刀試車一段外圓,沿+Z軸退至端面余量內(nèi)的一點(diǎn)(假定為a點(diǎn))。
②測量外圓直徑,記為φ。
③選擇“MDI”(手動指令輸入)模式,輸人GO1 U一φF0. 3,切端面到中心(程序原點(diǎn))。
④選擇“MDI”模式,輸人G50 X0 ZO,按“啟動”按鈕。把刀尖當(dāng)前位置設(shè)為機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(0,0),此時程序原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)重合。
⑤選擇“MDI”模式,輸入GO X150 2200,使刀尖移動到起刀點(diǎn)。該點(diǎn)為刀具離開工件、便于換刀的任意位置,此處假設(shè)為b點(diǎn),坐標(biāo)為(1.50、200)。
⑥加工程序的開頭必須是G50 X150 2200,即把刀尖所在位置設(shè)為機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)(150,200)。此時刀尖的程序坐標(biāo)(150,200)與刀尖的機(jī)床坐標(biāo)(150,200)在同一位置,程序原點(diǎn)仍與機(jī)床原點(diǎn)重合。
⑦當(dāng)用G50 X150 2200設(shè)置刀具起點(diǎn)坐標(biāo)時,基準(zhǔn)刀程序起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置必須相同,即在程序結(jié)束前,需用指令GO X150 2200使基準(zhǔn)刀具回到同一點(diǎn),才能保證重復(fù)加工不亂刀。
⑧若用第二參考點(diǎn)G30,并在數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)里將第二參考點(diǎn)設(shè)為起刀點(diǎn)位置,能保證重復(fù)加工不亂刀,此時程序開頭為:G30 UO WO; G50 X150 Z200。
⑨若不用上述③、④、⑤步驟中的GO1 U~φF0.3、G50 XO ZO.GO X150 2200指令來獲得起刀點(diǎn)位置,也可用下述公式計(jì)算指定起刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系(顯示屏)中的坐標(biāo):
Xb=Xa-φ+150(2)
Zb=Za 200
然后用點(diǎn)動或脈沖操作,使刀尖移動到(Xb,Zb)位置。
注意:運(yùn)行程序前要先將基準(zhǔn)刀移到設(shè)定的位置。
在用G50設(shè)置刀具的起點(diǎn)時,一般要將該刀的刀偏值設(shè)為零。
此方式的缺點(diǎn)是起刀點(diǎn)位置要在加工程序中設(shè)置,且操作較為復(fù)雜。但它提供了用手工精確調(diào)整起刀點(diǎn)的操作方式,有的人對此比較喜歡。
(3)用G54~G59設(shè)置程序原點(diǎn)
①試切和測量步驟同前述一樣。
②按“OFSET SET”鍵,進(jìn)人“坐標(biāo)系”設(shè)置,移動光標(biāo)到相應(yīng)位置,輸入程序原點(diǎn)的坐標(biāo)值,按“測量”或“輸入”鍵進(jìn)行設(shè)置。如圖4所示。
③在加工程序里調(diào)用,例如:G55 X100 Z5...。G54為默認(rèn)調(diào)用。
注意:若設(shè)置和使用了刀偏補(bǔ)償,最好將G54~G59的各個參數(shù)設(shè)為0,以免重復(fù)出錯。對于多刀加工,可將基準(zhǔn)刀的偏移值設(shè)置在G54~G59的其中之一,將基準(zhǔn)刀的刀偏補(bǔ)償設(shè)為零,而將其它刀的刀偏補(bǔ)償設(shè)為其相對于基準(zhǔn)刀的偏移量。
這種方式適用于批量生產(chǎn)且工件在卡盤上有固定裝夾位置的加工。銑削加工用得較多。
執(zhí)行G54~G59指令相當(dāng)于將機(jī)床原點(diǎn)移到程序原點(diǎn)。
(4)用“工件移”設(shè)置程序原點(diǎn)
①通過試切工件外圓、端面,測量直徑,根據(jù)公式(1)計(jì)算出程序原點(diǎn)(工件原點(diǎn))的X坐標(biāo),記錄顯示屏顯示的原點(diǎn)Z坐標(biāo)。
②按“OFSET SET”鍵,進(jìn)入“工件移”設(shè)置,將光標(biāo)移到對應(yīng)位置,分別輸入得到的X. Z坐標(biāo)值,按機(jī)床MDI鍵盤上的“INPUT”鍵進(jìn)行設(shè)置。如圖5所示。
③使X、Z軸回機(jī)床原點(diǎn)(參考點(diǎn)),建立程序原點(diǎn)坐標(biāo)。
“工件移”設(shè)置亦相當(dāng)于將機(jī)床原點(diǎn)移到程序原點(diǎn)(工件原點(diǎn))。對于單刀加工,如果設(shè)置了“工件移”,最好將其刀偏補(bǔ)償設(shè)為0,以防重復(fù)出錯;對于多刀加工,“工件移”中的數(shù)值為基準(zhǔn)刀的偏移值,將其它刀具相對于基準(zhǔn)刀的偏移值設(shè)置在相應(yīng)的刀偏補(bǔ)償中。
4、多刀對刀
FANUC數(shù)控系統(tǒng)多刀對刀的組合設(shè)置方式有:①絕對對刀;②基準(zhǔn)刀G50+相對刀偏;③基準(zhǔn)刀“工件移”+相對刀偏;④基準(zhǔn)刀G54~G59+相對刀偏。
(1)絕對對刀所謂絕對對刀即是用每把刀在加工余量范圍內(nèi)進(jìn)行試切對刀,將得到的偏移值設(shè)置在相應(yīng)刀號的偏置補(bǔ)償中。這種方式思路清晰,操作簡單,各個偏移值不互相關(guān)聯(lián),因而調(diào)整起來也相對簡單,所以在實(shí)際加工中得到廣泛應(yīng)用。
(2)相對對刀所謂相對對刀即是選定一把基準(zhǔn)刀,用基準(zhǔn)刀進(jìn)行試切對刀,將基準(zhǔn)刀的偏移用G50,“工件移”或G54~G59來設(shè)置,將基準(zhǔn)刀的刀偏補(bǔ)償設(shè)為零,而將其它刀具相對于基準(zhǔn)刀的偏移值設(shè)置在各自的刀偏補(bǔ)償中。
下面以圖2所示為例,介紹如何獲得其它刀相對基準(zhǔn)刀的刀偏值。
①當(dāng)用基準(zhǔn)刀試切完外圓,沿Z軸退到a點(diǎn)時,按顯示器下方的“相對”軟鍵,使顯示屏顯示機(jī)床運(yùn)動的相對坐標(biāo)。
②選擇“MDI”方式,按"SHIFT"換檔鍵,按"XU"選擇U,這時U坐標(biāo)在閃爍,按“ORIGIN”置零,如圖6所示。同樣將w坐標(biāo)置零。
③換其它刀,將刀尖對準(zhǔn)a點(diǎn),顯示屏上的U坐標(biāo)、W坐標(biāo)即為該刀相對于基準(zhǔn)刀的刀偏值。此外,還可用對刃儀測定相對刀偏值。
圖6 設(shè)置相對坐標(biāo)零點(diǎn)
5、精確對刀
從理論上說,上述通過試切、測量、計(jì)算;得到的對刀數(shù)據(jù)應(yīng)是準(zhǔn)確的,但實(shí)際上由于機(jī)床的定位精度、重復(fù)精度、操作方式等多種因素的影響,使得手動試切對刀的對刃精度是有限的,因此還須精確對刀。
所 謂精確對刀,就是在零件加工余量范圍內(nèi)設(shè)計(jì)簡單的自動試切程序,通過“自動試切→測量→誤差補(bǔ)償”的思路,反復(fù)修調(diào)偏移量、或基準(zhǔn)刀的程序起點(diǎn)位置和非基 準(zhǔn)刀的力偏置,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。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。
精確對刀偏移量的修正公式為:
記:δ=理論值(程序指令值)-實(shí)際值(測量值),則
xo2=xo1 +δx(3)
Zo2=Zo1-δZ
注意:δ值有正負(fù)號。
例如:用指令試切一直徑40、長度為50的圓柱,如果測得的直徑和長度分別為040.25和49.85,則該刀具在X、Z向的偏移坐標(biāo)分別要加上-0.25和-0.15,當(dāng)然也可以保持原刀偏值不變,而將誤差加到磨損欄。
6、結(jié)束語
筆者設(shè)計(jì)了一段多刀加工程序,在FANUC Oi數(shù)控車削系統(tǒng)上驗(yàn)證了上述幾種組合對刀設(shè)置方式,取得了相同的效果。對其它數(shù)控系統(tǒng)也具有一定推廣價值。