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        數(shù)控銑床對(duì)刀方法及應(yīng)用

        2018-04-02 07:17:12莊宏軍楊春紅
        裝備制造技術(shù) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:百分表毛坯原點(diǎn)

        莊宏軍,楊春紅,于 地

        (長春光華學(xué)院,吉林 長春130033)

        數(shù)控銑床在機(jī)械加工中用途廣泛,加工精度高,加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠,能加工輪廓形狀復(fù)雜或難以控制尺寸的零件,如大部分模具都要通過數(shù)控銑床來加工。數(shù)控銑床的對(duì)刀是數(shù)控加工的最基本操作。通過對(duì)刀測(cè)量出程序坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的偏移距離,并設(shè)置程序坐標(biāo)系原點(diǎn),并設(shè)置以刀位點(diǎn)為參照的機(jī)床坐標(biāo)系里的坐標(biāo)。實(shí)質(zhì)就是讓系統(tǒng)知道程序坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的確切位置[1]。因此,對(duì)刀是連接編程和加工的橋梁,無論是手工編程還是自動(dòng)編程在實(shí)際加工之前都要進(jìn)行對(duì)刀操作。掌握合適的對(duì)刀方法對(duì)數(shù)控加工質(zhì)量的提升有著重要的意義。本文以案例形式剖析各種對(duì)刀方法在實(shí)踐中的應(yīng)用。

        1 常用對(duì)刀方法

        對(duì)刀的方法有很多種,按對(duì)刀的精度可分為粗略對(duì)刀和精確對(duì)刀;按是否采用對(duì)刀儀可分為手動(dòng)對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀;按是否采用基準(zhǔn)刀,又可分為絕對(duì)對(duì)刀和相對(duì)對(duì)刀等[2]。實(shí)際生產(chǎn)中常用的對(duì)刀方法如下:

        1.1 試切對(duì)刀法

        方法1:方形工件,編程原點(diǎn)在工件的頂面中心。利用機(jī)床CRT顯示的機(jī)床坐標(biāo)系來計(jì)算出工件系位置并輸入到相應(yīng)的儲(chǔ)存器中。在其過程如下:

        (1)主軸正轉(zhuǎn)。

        (2)手動(dòng)控制刀具移動(dòng)至接觸毛坯左側(cè)面,記錄CRT顯示的機(jī)床坐標(biāo)值X1,退刀;手動(dòng)控制刀具移動(dòng)至接觸毛坯右側(cè)面,記錄CRT顯示的機(jī)床坐標(biāo)值X2,退刀;手動(dòng)控制刀具移動(dòng)至接觸毛坯前側(cè)面,記錄CRT顯示的機(jī)床坐標(biāo)值Y1,退刀;手動(dòng)控制刀具移動(dòng)至接觸毛坯后側(cè)面,記錄CRT顯示的機(jī)床坐標(biāo)值Y2,退刀;Z方向手動(dòng)控制刀具底部接觸工件毛坯上表面,記錄CRT顯示的機(jī)床坐標(biāo)值Z.

        (3)根據(jù)記錄的X、Y坐標(biāo),計(jì)算出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo),即X軸工件系值 =(X1+X2)/2;Y軸工件系值 =(Y1+Y2)/2,Z軸工件系值=Z,最后將計(jì)算值直接輸入到對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存器號(hào)碼中。

        方法2:方形工件,邊長L,刀具半徑為R,編程原點(diǎn)在工件的頂面中心。利用刀具半徑和工件尺寸來找到工件系位置的方法。過程如下:

        (1)主軸正轉(zhuǎn)。

        (2)手動(dòng)控制刀具移動(dòng)至接觸毛坯左側(cè)面,在“工件坐標(biāo)系”設(shè)置界面中,輸入刀具中心點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的X坐標(biāo)值,即X-(L/2+R),若刀具接觸毛坯右側(cè)面,則輸入X+(L/2+R),然后點(diǎn)擊屏幕下方“測(cè)量”軟鍵,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的X向位置計(jì)算出來。同理,手動(dòng)控制刀具移動(dòng)至接觸毛坯前側(cè)面(Y軸正向),輸入刀具中心點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的Y坐標(biāo)值,即Y+(L/2+R),若刀具接觸毛坯后側(cè)面(Y軸負(fù)向),則輸入Y-(L/2+R),然后點(diǎn)擊屏幕下方“測(cè)量”軟鍵,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的Y向位置計(jì)算出來。

        (3)Z方向手動(dòng)控制刀具底部接觸工件毛坯上表面,一般會(huì)選擇在有加工余量的位置進(jìn)行試切,直接在對(duì)應(yīng)的偏置寄存器中輸入Z0后,點(diǎn)“測(cè)量”軟鍵即可。

        試切對(duì)刀法是最基本的對(duì)刀方法,簡單、易學(xué),不容易出錯(cuò),但試切對(duì)刀會(huì)在零件表面留下切痕,所以對(duì)零件表面有精度要求的就不能采用試切對(duì)刀法。可選用對(duì)刀原理相同的機(jī)械尋邊器進(jìn)行對(duì)刀,以免在零件表面留下切痕,但尋邊器對(duì)刀方式會(huì)使對(duì)刀的精度降低。

        1.2 目測(cè)對(duì)刀法

        目測(cè)對(duì)刀法是一種常用的粗略對(duì)刀方法,精度不高但操作簡單,對(duì)沒有基準(zhǔn)邊或毛坯余量很大的零件這種對(duì)刀方法非常適用。例如一方形工件,編程原點(diǎn)在工件的頂面中心,刀具為φ3中心鉆。首先用直尺和劃針在毛坯表面劃出方形對(duì)角線的交點(diǎn);主軸正轉(zhuǎn);手動(dòng)方式下直接將刀具移動(dòng)到編程坐標(biāo)系原點(diǎn)上方,刀具中心在X、Y、Z三個(gè)方向大致對(duì)準(zhǔn)毛坯頂面對(duì)角線交點(diǎn),則此時(shí)CRT顯示的坐標(biāo)為程序原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo),在“工件坐標(biāo)系”設(shè)置界面中相應(yīng)位置輸入 X0、Y0、Z0,分別點(diǎn)擊“測(cè)量”軟鍵即可。

        1.3 百分表對(duì)刀法

        百分表對(duì)刀法是目前比較精確的對(duì)刀方法,其方法是利用百分表的精度來達(dá)到對(duì)刀精度的目的,因此零件基準(zhǔn)面的表面粗糙度要好,否則會(huì)出現(xiàn)誤差。百分表的精度為0.01 mm.有的時(shí)候也會(huì)采用千分表進(jìn)行對(duì)刀,千分表的精度為0.001 mm,這就對(duì)機(jī)床的精度也提出了更高的要求。方法如下:

        首先將杠桿百分表移動(dòng)到如圖1所示的位置,用手按順時(shí)針方向盤動(dòng)主軸,并在手動(dòng)方式下移動(dòng)工件和表針接觸,當(dāng)表針旋轉(zhuǎn)到最大位置時(shí),用手旋轉(zhuǎn)表盤,將表針對(duì)準(zhǔn)零位。這時(shí)記錄下此時(shí)的機(jī)械坐標(biāo)系中X軸的數(shù)值。再將百分表移動(dòng)到如圖2所示的位置和零件接觸后,旋轉(zhuǎn)百分表找到最大位置時(shí)停下來,在手動(dòng)方式下移動(dòng)工件將百分表指針對(duì)準(zhǔn)零位,注意不能動(dòng)百分表的表盤,要用機(jī)床移動(dòng)將百分表指針對(duì)準(zhǔn)零位,同時(shí)也要注意百分表不能超過一圈。這時(shí)記錄下此時(shí)的機(jī)械坐標(biāo)系中X軸的數(shù)值。最后,將兩次記錄的絕對(duì)值數(shù)值相加再除以2,即是偏移距離數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)一般為負(fù)值,將計(jì)算得到的數(shù)值直接輸入到對(duì)應(yīng)的偏置寄存器中即可。百分表對(duì)刀方法較試切對(duì)刀法精度更高且不傷零件。

        圖1 百分表對(duì)刀

        圖2 百分表對(duì)刀

        2 對(duì)刀注意要點(diǎn)

        數(shù)控銑床在對(duì)刀操作之前要先做好以下工作:

        (1)保證機(jī)床有0.6 MPa以上的工作氣壓,否則刀柄無法與主軸連接。

        (2)保證彈簧夾頭和刀柄錐面的清潔,安裝之前必須擦拭干凈。

        (3)確定零件編程坐標(biāo)系原點(diǎn)在零件中的位置來選擇合適的對(duì)刀方法。

        (4)檢查百分表的精度,裝夾百分表對(duì)刀或找正時(shí),絕對(duì)不能開啟主軸,防止百分表被甩出。

        (5)對(duì)刀基準(zhǔn)塊一般要裝夾在機(jī)床的極限位置,給零件加工讓出更大的活動(dòng)空間。

        (6)為了提高試切對(duì)刀的精度,銑刀最好選擇新刀。

        3 數(shù)控銑床對(duì)刀的實(shí)際應(yīng)用

        (1)案例 1

        有些零件的基準(zhǔn)面不允許試切或無法完成試切,這種零件的對(duì)刀在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到。如圖3所示車燈檢具,編程坐標(biāo)系原點(diǎn)在工件的左下角位置,無法進(jìn)行試切對(duì)刀,且零件表面也不能有切痕,此種情況多選用百分表對(duì)刀。若零件原點(diǎn)不在零件對(duì)稱中心線上,可使用百分表結(jié)合對(duì)刀塊來完成對(duì)刀。對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu)和安裝如圖4所示。

        圖3 車燈檢具主體

        圖4 對(duì)刀塊示意圖及安裝

        對(duì)刀基準(zhǔn)面要經(jīng)過直徑為10的銑刀銑削后設(shè)置編程原點(diǎn)(G54),如圖5所示,用φ10銑刀精銑Y軸基準(zhǔn)面,在G54偏置寄存器中輸入“Y-5”,點(diǎn)擊“測(cè)量”按鍵,完成Y軸對(duì)刀;再精銑X軸基準(zhǔn)面,輸入“X-5”,點(diǎn)擊“測(cè)量”按鍵,完成基準(zhǔn)面對(duì)刀。

        圖5 基準(zhǔn)面對(duì)刀

        然后通過百分表和機(jī)床相對(duì)坐標(biāo)系的值測(cè)量出該基準(zhǔn)面與零件編程原點(diǎn)間的距離。

        測(cè)量基準(zhǔn)塊時(shí),先將百分表移動(dòng)至圖6所示的位置,百分表的指針對(duì)準(zhǔn)零線時(shí),手動(dòng)將相對(duì)坐標(biāo)系X軸清零。再將百分表移動(dòng)到圖7所示的位置,在移動(dòng)過程中不能觸碰主軸和百分表,當(dāng)百分表的指針對(duì)準(zhǔn)零線時(shí),記錄下此時(shí)相對(duì)坐標(biāo)系下的X軸數(shù)值,此值就是對(duì)刀塊X軸基準(zhǔn)面和零件X軸基準(zhǔn)面之間的距離。將此數(shù)值設(shè)置到工件坐標(biāo)中,完成X軸對(duì)刀。

        圖6 百分表與對(duì)刀塊位置

        圖7 百分表與零件位置

        百分表屬精密儀器,用此方法對(duì)刀時(shí),在手動(dòng)方式下移動(dòng)機(jī)床讓百分表和基準(zhǔn)面接觸,要適當(dāng)調(diào)解移動(dòng)倍率。避免因進(jìn)給倍率過大而損傷百分表。

        (2)案例2

        在實(shí)際生產(chǎn)中,還經(jīng)常遇到?jīng)]有基準(zhǔn)面的零件,比如曲面或斜面組成的零件,如圖8、圖9所示。

        圖8 底板

        圖9 定位板

        這類零件對(duì)刀方法主要是先用百分表找到孔的中心線位置,如圖10、圖11.再通過圖樣給出的尺寸,找到編程原點(diǎn)位置。用這種方法對(duì)刀的難點(diǎn)就在于如何用百分表來找到孔的中心線位置,其方法和前面講的用百分表找零件對(duì)稱中心線對(duì)刀方法相似,但要注意用此方法對(duì)刀的孔一定要經(jīng)過精加工,否則對(duì)刀精度會(huì)不高,在手動(dòng)盤動(dòng)主軸過程中要注意保護(hù)表針觸頭,用力不宜過大。

        圖10 百分表與孔位置1

        圖11 百分表與孔位置2

        (3)案例3

        為了提高生產(chǎn)效率,有時(shí)需要一次裝夾兩個(gè)工件進(jìn)行銑削加工。如圖12所示,使用高精度平口鉗同時(shí)裝夾一組對(duì)稱零件,定位側(cè)板進(jìn)行X軸定位。采用這種裝夾方式的前提是兩個(gè)工件的外形尺寸必須一致,否則平口鉗只能裝夾住一個(gè)零件,通常這種零件都是兩個(gè)一起裝夾加工而成。對(duì)刀應(yīng)建立兩個(gè)工件坐標(biāo)系,如圖13,可在平口鉗的兩端分別設(shè)置G55工件坐標(biāo)系和G56工件坐標(biāo)系,使用對(duì)刀塊結(jié)合百分表完成,此處不再贅述。

        圖12 零件裝夾

        圖13 工件坐標(biāo)系設(shè)置

        4 結(jié)束語

        隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展,尤其是模具、檢具行業(yè),會(huì)涌現(xiàn)出更多奇特或異形零件。對(duì)刀則是數(shù)控加工中的主要操作和重要技能,也是影響零件加工精度的重要因素。要根據(jù)零件的精度、形狀、和要求靈活選擇,才能找到合適有效的對(duì)刀方法。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張建成,方 新.數(shù)控機(jī)床與編程[M].北京:高等教育出版社,2013:196-197.

        [2]余興波.數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教程[M].吉林:吉林出版集團(tuán)有限責(zé)任公司,2010:111-112.

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