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數控磨床的自動對刀裝置設計

2018-6-12 來源：太重（天（tiān）津）濱海重型機械（xiè）有限公司作者：鄭田

摘要：自動對刀裝置是數控磨（mó）床的主要部件。數控磨床對（duì）工件完成（chéng）裝夾後，首先（xiān）要通過自（zì）動對刀係統準確找到砂輪（lún）加工切入的位置，從而實現高效率更（gèng）加精確的自動（dòng）對刀功能。在各類數控磨床上裝置自動對刀係統（tǒng），能夠更好地優化（huà）生產工藝，提高生產效率。本文對（duì）自動對刀裝置的測量原理與結構形式進行（háng）分析，並深入介紹了數控端外圓磨床自（zì）動對刀裝置設計以及數控螺母磨（mó）床自動對刀裝置設計。

關鍵詞：數控磨床自（zì）動對（duì）刀裝置定位

1、自動對刀裝置的結構（gòu）形式分析

數控磨床自動對刀裝置的結構形式主要有直線式和回轉式。關（guān）於兩種結構形式的（de）確（què）定，主要取決於數控磨床（chuáng）對自動對（duì）刀（dāo）裝置（zhì）布局上的滿足度，然後是根據測（cè）量的功能、準確度以及性能大小等方（fāng）麵（miàn）來進行確定。自動對刀裝置無論是哪一個結構形式都必須結構緊湊，而且需要在準確測量後，將側頭脫離數控磨床的磨削（xuē）區域。但是（shì），需要注意的是，不（bú）能影響到需要磨（mó）削的工件裝夾，要做好設備調試，及時更換砂輪，同時要確保自（zì）動對刀裝置結構形式的密封性能。通常，數（shù）控（kòng）磨床自動對裝置中的回轉式（shì）所采用的是液壓傳動的方式，這樣能夠快速實現數據線回轉減速定位，目的（de）是確保重複定位的精確度，保持在磨削過程中的可靠性與平（píng）穩（wěn）性。

2、數控端麵外圓磨床自動對（duì）刀裝置

2.1　對刀位置設計與方法

數控端麵外圓磨床的主要用途是對（duì）滾珠絲杠螺（luó）母的外圓與端麵進行磨削，而自動對刀裝置的目的是對端麵位置進行測（cè）量，如圖 1 所示。

圖（tú） 1　自動對刀裝置

2.2　測（cè）量原理分析

工件完成裝夾後，需要通（tōng）過手動方式正確設定自動對刀的安全起始位（wèi）置。需要注意的是，此時側頭並（bìng）沒有接觸到（dào）需要磨削的工件。檢查完畢後（hòu），啟動自動磨削程序。首先，要將 X 軸砂輪架移動到安全區域，將（jiāng）側頭伸出來，然後將 X軸直（zhí）接切入（rù）到大端麵，沿著 Z 軸的（de）正（zhèng）方向開始進行移動。當側頭接觸到端麵後，數控磨床係統會（huì）將此次（cì）移動的位置準確記錄下來，然後再返回到安全位置。其次，側頭還需要切入到小端麵，並且沿著 Z 軸的正方向移動，側頭接觸的係統會（huì）將第二次（cì）移動的位置準確記錄下來。最後，結合前麵兩次記（jì）錄的數據（jù），對側頭、工件、砂輪的位置進行最後調（diào）整，然（rán）後開始自動磨削。另外，數控磨床自動對刀裝置的安全保（bǎo）護措施需要納入磨削程序，並且切實執行。例如（rú）：手動操作過程（chéng）中，側頭能夠任意退出或者收回。但是，在具體運作的過程中，側頭要在 X 軸與 Z 移動至對刀區域的情況下才能伸出來，其他任何情況側頭不能伸出。

2.3　機械結構設計分析

機械結構設計一般是機（jī）床生產廠家根據機床產品（pǐn）的實際需要來設計的，采用液壓（yā）驅（qū）動，導柱導套在直線傳動過程中一般（bān）都會發生回轉情況（kuàng），例如：在機床上裝置回轉控製機構，但是（shì）整體結構便會更加龐大。通常會（huì）采用直線滾動導軌副傳動，以能夠更（gèng）好地控製除開直線運（yùn）動以外的自由度，而且結構比較緊湊，運作過程中（zhōng）能夠（gòu）保持更高的精準度（dù），還能提升傳動效率。另外，考慮到單機改（gǎi）造下的支架（jià）設（shè）計，采（cǎi）取鑄件形式成本（běn）較（jiào）高，因此根據實際情況選擇焊（hàn）接的方式（shì），讓整體結構能夠更加緊湊，也方便生產，能夠更好地滿足與輕載狀態的直線運作實際的需（xū）求。

3、數控螺母磨床自動對刀裝置

3.1　對刀設計與方法

數控螺母磨床的主要用途是磨削滾珠螺母（mǔ）螺紋滾道。在進行對刀的過程中，要校準螺母（mǔ）外圓上的（de）返（fǎn）向（xiàng）器，要將對刀對準（zhǔn）滾道的（de）重心（xīn），誤差不能超過 0.03mm，對（duì）刀位置如圖 2 所示。

圖 2　對（duì）刀位置

3.2　測量原理分析

螺母磨床測量原理需要將對刀準確（què）對向工件（jiàn）的返向器孔中心。主要的對刀程序是：首先，要將工（gōng）件（jiàn）安裝好，將 X軸的行動（dòng）位置提前設定好，同時還要將側頭伸出來，X 軸沿著正（zhèng）方向開始（shǐ）進行移（yí）動（dòng），讓側頭（tóu）進入返向器的中心孔；其次，Z 軸（zhóu）與 C 軸必須要分別沿著（zhe）正負方向進行移（yí）動，側頭開始觸碰時係統開始記錄坐標，一般需要記錄（lù） 4 個坐（zuò）標。係統將數（shù）據進行歸納後，經過計算，能夠準確規（guī）劃（huá）出滾（gǔn）道的中心，然後將 Z 軸與 C 軸進行調整，達到正確的螺（luó）旋位置後，才能開始進行自動（dòng）磨削。

3.3　機械結構設計分析

螺母磨床自動對刀裝置機械（xiè）結構（gòu）設計過程中需要滿足：首先，側頭在伸出過程中，螺母磨（mó）床的高度和縱向在方向上必須（xū）與砂（shā）輪中（zhōng）心保持一致；其次，當側頭開始（shǐ）退回時，注意應該是低於砂輪電主軸端麵；最後，機床上側頭與砂輪中心的（de）橫向距離應該大於機床能夠加工的最大螺母外援尺（chǐ）寸，重複定位（wèi）精度不能超過 0.002m。螺母磨（mó）床的機構（gòu）比（bǐ）較複雜，砂（shā）輪架（jià）周圍的空間也不多，氣缸行程應該選擇 250mm，型號是 MAL20X250SCM，機械設計結構設計如圖 3 所示。

圖 3　機械設計（jì）結構設計

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