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一（yī）種應用於數控銑削的自動對刀儀

2021-5-17 來源：天津中德應（yīng）用技術大學作者：王麗娜

摘要: 為了實現數控銑削時快速（sù）換刀，縮短輔助加工時間，減少工件裝夾次數，保證加工精度（dù）與效率，設計了一種應用於數控銑削的自動對刀儀。介紹了（le）這一自動對刀儀的結構和使用（yòng）方法。這一自動

對刀儀取材簡單，製作方便，實用效果良好。

關鍵詞: 數控銑削對刀儀設計

1、設計背景

數控銑削加工使用加工中心［1］，加工中心中的刀具庫保（bǎo）證機床切削時能（néng）夠快速換刀，減少輔助加工時間，同時能夠減少工件的裝夾次數，保證加工精度與效率。刀具庫中的（de）每一把（bǎ）刀具，其結構、尺寸都不相（xiàng）同，隻有預先在數控係統中設置好每把刀具的長度和直徑方向的補（bǔ）償值，才能使（shǐ）數控編（biān）程簡單化。為此（cǐ），測量每把刀具的補償值，是正確（què）使用加（jiā）工（gōng）中心的基本工作（zuò），這項工（gōng）作稱（chēng）為對刀。近年來，隨著科學技術的發展，機械產品日趨精密，需要機（jī）床具有較強的適應能力。在數控銑削中對（duì）工件（jiàn）采用試切法（fǎ）或對（duì）刀（dāo）塊進行對刀時，經常（cháng）出（chū）現因操作設（shè）備不（bú）熟練而導致撞刀、損壞對刀塊的情況。此（cǐ）外，若采用試切法對刀，則雖然方法簡單，但是會在工件（jiàn）上留下痕跡，對刀精度較低，僅僅適用於工件粗加工時（shí）的（de）對刀。采用手動法（fǎ）對刀，誤差較大（dà），對於頻繁換（huàn）刀的小批量（liàng）生產工件（jiàn），會增（zēng）加（jiā）工時，使加工（gōng）效率偏（piān）低，不利於自動化加工，也使加工中心的優勢難以發（fā）揮。對此，筆者設（shè）計了一種應用於數控銑削的自動對刀儀［2 － 3］，有效避免（miǎn）手動對刀造成（chéng）的斷刀、精度低等問題，並且大幅提高（gāo）加工效率。

2、對（duì）刀儀的作用

在工（gōng）件的加工過程中，工件裝卸、刀具調整等輔助時（shí）間（jiān）在加工周（zhōu）期中占相當大的比例［5］。其（qí）中，刀具的調整既費時費力，又不（bú）易準確，而且還（hái）需要試切。有統計資料（liào）表明，一個工（gōng）件的加工（gōng），純機動時間大約隻占總時間的 55% ，裝夾和對刀等輔助（zhù）時間占 45% 。因此（cǐ），對刀儀（yí）顯示出極（jí）大的優越性（xìng）。若使用自動對刀儀，則校對標準刀具後，其它刀具相對（duì）於標準刀具（jù）的（de）尺寸偏差會自動修正，得到各把刀具的（de）位置補償值，可以有效提高加工精度，減少斷刀數量、毛坯廢料，避免對刀（dāo）塊（kuài）損壞，進而有效（xiào）提高加工效率，降低生產成本（běn）［6 － 8］。

如何使對刀儀有效滿足銑刀的校準、測量，並（bìng）且具（jù）有成本低廉、不易磨損（sǔn）的特點，是設計自（zì）動對刀儀的技術難點［9］。筆者設計了一種結構（gòu）精（jīng）巧、實用效果（guǒ）好（hǎo）、使用壽命長（zhǎng）、成本（běn）低廉的接觸（chù）式（shì）自動對刀儀（yí），專門（mén）應用於數控銑削（xuē）［10］。這一自（zì）動對刀儀相（xiàng）比市場中的（de）對刀儀（yí），

取材簡單，製作容易，造價低廉（lián），實（shí）用效果較好（hǎo）。

3、自動對刀儀結構

應用（yòng）於數控（kòng）銑削的自動對刀儀的結構如圖 1 所示（shì），對（duì）刀刀具如圖 2 所示。

圖 1 自動對刀（dāo）儀結構

圖 2 對刀刀具

4、自動（dòng）對刀儀（yí）使用方法

在實際使用自動對刀儀時，設置（zhì）工件零點，將基準刀具移（yí）動至自動對刀儀正上方，並向下移動壓至至對刀凸台，發（fā）光二極管顯示燈點（diǎn）亮。設定機床顯示屏Z向坐（zuò）標為零，基準刀具長（zhǎng）度（dù）補償值為零。使用對刀刀具對刀時，將對刀刀具對正對刀凸台，移（yí）動機床 Z 軸，使對刀刀具向下至（zhì）發光二極管顯示燈（dēng）點亮。通過設定宏程（chéng）序對比基準刀具與對刀刀具的刀長（zhǎng）差，由信號傳輸裝置寫入機床得到對應的對刀刀具位置（zhì）補償值（zhí）。

對刀的目的是建立工（gōng）件坐標係，簡單而言，就是確立工件在（zài）加工中（zhōng）心工作台（tái）中的位置，求出對刀點在工作台坐標係中的坐標（biāo）。采用立式加工中心（xīn）時，在加工前要選擇對刀點。對刀點指刀具相對於（yú）工件運動的起點，既可以設置在工件上，如工件上的設計基準或定位基準，也可以設置為夾具或工作台上的某一（yī）點，前提（tí）是該點必須與工件定（dìng）位基準保（bǎo）持一定精度的尺（chǐ）寸關係（xì）。筆者設計的自動對刀儀是一（yī）種機床（chuáng）內部對刀儀，可自動檢測刀具長度，測（cè）量完（wán）成後直接反饋至機床。

5、結束語

筆者設計了應用於數控銑削的自動對刀儀，結合加工中心的特性，可以自動（dòng）實現數控加工前的對刀，提高生產率，降低加工成本（běn）。另一方麵，這一自動對刀儀可（kě）以提供最小且沒（méi）有（yǒu）側向扭轉的測（cè）量力，即使（shǐ）對於最敏感且直（zhí）徑最小的刀具，也可以（yǐ）實現高精度測（cè）量。

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