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        經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床自動(dòng)對(duì)刀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2012-12-31 00:00:00史國川謝寶陵李江衛(wèi)
        科技資訊 2012年31期

        摘 要:為了解決經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床存在的對(duì)刀問題,本文借助于一對(duì)刀模塊,設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)對(duì)刀方法。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該對(duì)刀方法,不僅提高了對(duì)刀精度和效率,而且具有快速、準(zhǔn)確、一致性好和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

        關(guān)鍵詞:對(duì)刀模塊 自動(dòng)對(duì)刀 精度 效率 一致性

        中圖分類號(hào):TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)11(a)-0067-01

        目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床對(duì)刀一般大都采用機(jī)械對(duì)刀儀、光學(xué)對(duì)刀儀、試切法等機(jī)械方法對(duì)刀,普遍存在以下缺點(diǎn):一是要依靠人工來測(cè)定刀尖的位置,工作可靠性不高,效率低;二是由于操作者技術(shù)水平不同,對(duì)刀精度一致性差。為此本文設(shè)計(jì)了一種新型的自動(dòng)對(duì)刀方法,較好地解決了上述問題。

        1 自動(dòng)對(duì)刀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        1.1 自動(dòng)對(duì)刀的工作原理

        自動(dòng)對(duì)刀是借助于一對(duì)刀模塊,在相應(yīng)的對(duì)刀程序控制下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)刀。

        1.2 自動(dòng)對(duì)刀的程序設(shè)計(jì)(如圖1)

        在設(shè)計(jì)對(duì)刀程序時(shí),首先設(shè)定了第一把刀的刀尖基準(zhǔn)位置點(diǎn)T1。對(duì)刀時(shí),首先通過點(diǎn)動(dòng)按鈕把第一把刀移到對(duì)刀模塊的附近,假定為圖中的A點(diǎn)。程序控制工作過程有以下幾點(diǎn)。

        (1)從A點(diǎn)開始,X向步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作,刀架沿一X向進(jìn)給,同時(shí)步進(jìn)電機(jī)每進(jìn)給一步,對(duì)刀程序不斷檢測(cè)有無“基準(zhǔn)位置”信號(hào)。若無,繼續(xù)上述動(dòng)作。若有,立即停止刀架運(yùn)動(dòng),假設(shè)此時(shí)的刀具與對(duì)刀模塊的接觸點(diǎn)為圖中的B點(diǎn)。在此運(yùn)動(dòng)過程中,由于刀架的進(jìn)給速度較慢,慣量小,因此能立即停止刀架的運(yùn)動(dòng),而不損壞刀具。

        (2)從對(duì)刀模塊接觸點(diǎn)B開始,讓刀架快速沿十X向退回一設(shè)定的距離X0,此時(shí)刀xcz5nHy7FaifLojN31OT1Q==尖到達(dá)圖中的C點(diǎn),即BC=X0,停止刀架的運(yùn)動(dòng)。

        (3)從C點(diǎn)開始,Z向電機(jī)動(dòng)作,刀架沿一Z向運(yùn)動(dòng),同時(shí)電機(jī)每進(jìn)給一步,對(duì)刀程序不斷檢測(cè)有無“基準(zhǔn)位置”信號(hào)。若無,繼續(xù)上述動(dòng)作。若有立即停止刀架運(yùn)動(dòng),假定此時(shí)刀具與對(duì)刀模塊的接觸點(diǎn)為圖中的D點(diǎn)。

        (4)從D點(diǎn)開始,讓刀架沿+Z向快速退回一設(shè)定的距離Z0,此時(shí)到達(dá)圖1中的T1點(diǎn),即DT1=Z0。

        綜上所示,對(duì)刀程序自動(dòng)設(shè)定了第一把刀的刀尖基準(zhǔn)位置點(diǎn)T1。由于各把刀是裝在同一刀架上,其拖板的運(yùn)動(dòng)是一致的,若將第一把刀的工作過程來定第二把刀,勢(shì)必導(dǎo)致破壞第一把刀的基準(zhǔn)位置。為了解決此問題,采用了下述的工作過程,既能保持第一把刀的基準(zhǔn)位置,又能檢測(cè)它們之間的相對(duì)位置差值。這里以第二把刀為例來說明其工作過程。

        首先通過調(diào)用自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架子程序,把第二把刀換到前面來,假定此時(shí)的第二把刀的刀尖位置點(diǎn)為圖1中的T2點(diǎn)。只要能夠測(cè)出T2點(diǎn)的坐標(biāo)值,就可得到第二把刀與第一把刀的相對(duì)位置的偏差ΔX和ΔZ的大小與方向。程序控制的工作過程如下。

        (1)從T2點(diǎn)開始,讓刀架沿—X向運(yùn)動(dòng),步進(jìn)電機(jī)每進(jìn)給一步,計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次,同對(duì)刀程序不斷檢測(cè)有無“基準(zhǔn)位置”信號(hào)。若無,繼續(xù)上述動(dòng)作。若有,立即停止刀架的運(yùn)動(dòng),同時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)工作停止。假設(shè)此時(shí)的刀具與對(duì)刀模塊的接觸點(diǎn)為圖示的E點(diǎn),此時(shí)的計(jì)數(shù)器內(nèi)容即為T2E這段距離。

        (2)從E點(diǎn)開始,刀架沿+X向快速退回FT2這段距離,即FT2=X0,到達(dá)圖中的F 點(diǎn)。接著把第一把刀的基準(zhǔn)位置X向坐標(biāo)值X0與計(jì)數(shù)器記錄的距離T2E相減,則得到第二把刀相對(duì)于第一把刀的相對(duì)位置偏差ΔX的大小與方向,并存貯在相應(yīng)的刀具補(bǔ)償存貯單元中。

        (3)從F點(diǎn)開始,Z向電機(jī)動(dòng)作,刀架沿—Z向運(yùn)動(dòng),電機(jī)每進(jìn)給一步,計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次,同時(shí)對(duì)刀程序不斷檢測(cè)有無“基準(zhǔn)位置”信號(hào)。若無,繼續(xù)上述動(dòng)作。若有立即停止刀架運(yùn)動(dòng),同時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)工作停止。假定此時(shí)的刀具與模塊的接觸點(diǎn)為圖示的D點(diǎn),計(jì)數(shù)器的內(nèi)容即為FD這段距離。

        (4)從D點(diǎn)開始,讓刀架沿+Z向快速退回計(jì)數(shù)器記錄的距離FD,刀尖重新回到F點(diǎn)。接著把第一把刀的基準(zhǔn)位置Z向坐標(biāo)值Z0與第二把刀的計(jì)數(shù)器記錄的距離FD相減,則得到第二把刀相對(duì)于第一把刀的相對(duì)位置偏差ΔZ的大小與方向,并存貯在相應(yīng)的刀具補(bǔ)償存貯單元中。

        (5)從F點(diǎn)開始,刀架沿+X向快速退回FT2這段距離,即FT2=ΔX,到達(dá)圖中的T2 點(diǎn),使刀架重新回到原位。

        綜上所述,對(duì)刀程序自動(dòng)測(cè)出了第二把刀相對(duì)于第一把刀的相對(duì)位置偏差ΔX和ΔZ的大小和方向,并存放于相應(yīng)地刀具補(bǔ)償單元中。

        2 對(duì)刀精度及其實(shí)驗(yàn)分析

        從上述的對(duì)刀控制程序可知,首先設(shè)定了第一把刀的基準(zhǔn)位置,其它各把刀采用“步進(jìn)計(jì)數(shù)”的方法即步進(jìn)電機(jī)每進(jìn)給一步,計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次,同時(shí)對(duì)刀程序不斷檢測(cè)有無“基準(zhǔn)位置”信號(hào),一旦檢測(cè)到此信號(hào),立即停止刀架的運(yùn)動(dòng),同時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)工作也停止,此時(shí)的計(jì)數(shù)器記錄的距離與第一把刀設(shè)定的距離相差,則可求出其偏差的大小和方向。因此從理論上說,電接觸法自動(dòng)對(duì)刀的對(duì)刀精度應(yīng)該不大于1個(gè)脈沖當(dāng)量,為了驗(yàn)證理論的正確性,作了如下的實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行了分析。

        對(duì)自動(dòng)對(duì)刀方法的重復(fù)測(cè)量次數(shù)和偏差值。以X向步進(jìn)計(jì)數(shù)來說明,其電機(jī)的脈沖當(dāng)量為0.005 mm/步。對(duì)Z向步進(jìn)計(jì)數(shù)與此相同,在此省略。從中可知,重復(fù)測(cè)量時(shí),數(shù)值變化不大,只有1個(gè)脈沖差值(0.005 mm),符合理論要求,而且一致性較好。最后我們?cè)儆迷嚽泄ぜ姆椒y(cè)得第二把刀相對(duì)第一把刀的橫向偏差ΔX為2.99 mm,而用自動(dòng)對(duì)刀方法測(cè)出的偏差也為2.99 mm,由此可知,自動(dòng)對(duì)刀方法是可行的,符合實(shí)際情況。此外,自動(dòng)對(duì)刀方法測(cè)出四把刀的偏差只要3 min時(shí)間,而普通的試切工件的方法大約要30 min時(shí)間。

        綜上所述,本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)對(duì)刀方法,較好地解決了對(duì)刀精度和效率問題,具有快速、準(zhǔn)確、一致性好和使用方便等優(yōu)點(diǎn),可適用于切削機(jī)床的各種刀具,如右偏刀、切槽刀、切斷刀、內(nèi)孔車刀、螺紋刀等,對(duì)裝刀時(shí)各把刀的相對(duì)位置無要求,具有廣泛的適用性。

        參考文獻(xiàn)

        [1]羅敏.雙刀架曲軸數(shù)控車床自動(dòng)對(duì)刀程序設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2010(5):27-30.

        [2]黃炳輝.淺析普通車床中自動(dòng)對(duì)刀儀相關(guān)技術(shù)問題[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010(9):69-71.

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