伍倪燕 賴嘯 劉勇

摘要：應某公司要求，為解決數(shù)控機床對刀精度不高引起的零件加工誤差以及連接線因?qū)Φ堆b置使用不當在連接處出現(xiàn)斷裂，影響數(shù)控機床正常使用的問題，設(shè)計了一種精準對刀裝置，并對其設(shè)計細節(jié)和改進后所具備的優(yōu)勢進行了闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床;對刀裝置;精密

1 現(xiàn)狀分析

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，該控制系統(tǒng)能夠有邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。數(shù)控機床加工零件精度高、生產(chǎn)效率高、勞動強度低，但對操作人員要求也高，尤其是對刀要求。

對刀是指通過刀具或?qū)Φ豆ぞ叽_定工件坐標系與機床坐標系之間的空間位置關(guān)系，并將對刀數(shù)據(jù)輸入到相應的存儲位置。它是數(shù)控加工中最重要的操作內(nèi)容，其準確性將直接影響零件的加工精度。數(shù)控加工中的對刀操作分為X、Y向?qū)Φ逗蚙向?qū)Φ禰1]。

對刀裝置也稱為“對刀儀”或“刀具預調(diào)儀”，其實對刀儀和刀具預調(diào)儀是兩個儀器。對刀儀主要用于機內(nèi)的對刀，可以看作機床的一個選購附件。刀具預調(diào)儀用于機外對刀，是一臺獨立的機器[2]。

2 思路構(gòu)建及設(shè)計細節(jié)

現(xiàn)有的數(shù)控機床對刀裝置，為了滿足市場需求，一般都是針對如何更好地對刀和如何更方便使用者使用這些方面進行優(yōu)化，往往忽略了是否能夠很好地對連接線進行防護，具體而言，在數(shù)控機床正常使用時，其連接線會因為使用不當而在連接處出現(xiàn)斷裂，從而影響數(shù)控機床的正常使用，需要較高頻率地更換[3]。

光學對刀裝置通常采用工業(yè)相機與機內(nèi)對刀的方式進行機床對刀裝置的設(shè)計，其主要工作流程如圖1所示。

針對現(xiàn)有設(shè)備存在的技術(shù)問題進行分析和研究，以保護數(shù)控機床連接線為目的初步構(gòu)建了一種新型數(shù)控機床對刀裝置的設(shè)計思路，如圖2所示。

新型數(shù)控機床對刀裝置在對刀設(shè)備本體的內(nèi)部設(shè)計安裝了固定穩(wěn)定柱，在穩(wěn)定柱的右側(cè)設(shè)計環(huán)形插接槽，在環(huán)形插接槽內(nèi)壁的前側(cè)和后側(cè)均設(shè)計弧形卡槽，在穩(wěn)定柱前側(cè)和后側(cè)的右側(cè)均設(shè)計圓形通孔，在兩個圓形通孔的內(nèi)部固定安裝擠壓裝置，在環(huán)形插接槽的內(nèi)部插接環(huán)形插接塊，在環(huán)形插接塊的前側(cè)和后側(cè)設(shè)計放置槽，兩個放置槽的內(nèi)部固定安裝卡接機構(gòu)，在環(huán)形插接塊的右側(cè)固定連接有連接管道。在穩(wěn)定柱的前端安裝有紅外線探測頭。

對刀裝置設(shè)計的核心部位為擠壓裝置，如圖3所示。擠壓裝置上設(shè)計了圓形擋塊，圓形擋塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁固定連接，圓形擋塊的內(nèi)部滑動連接設(shè)計了擠壓桿，擠壓桿的前側(cè)貫穿圓形通孔并延伸至穩(wěn)定柱的前側(cè)，擠壓桿的前側(cè)固定安裝有提拉手柄，擠壓桿的外表面套設(shè)有第一擠壓彈簧，第一擠壓彈簧的前側(cè)與圓形擋塊的后側(cè)固定連接，第一擠壓彈簧的后側(cè)固定安裝有圓形塊，圓形塊的內(nèi)部與擠壓桿的外表面固定連接，擠壓桿的后側(cè)貫穿圓形通孔并延伸至弧形卡槽的內(nèi)部。

第一擠壓彈簧和圓形塊均位于圓形通孔的內(nèi)部，圓形塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁滑動連接。圓形擋塊的內(nèi)部設(shè)計有圓形配合孔，圓形配合孔的內(nèi)壁與擠壓桿的外表面滑動連接。卡接機構(gòu)包括第二擠壓彈簧，第二擠壓彈簧的后側(cè)與放置槽的內(nèi)壁固定連接，第二擠壓彈簧的前側(cè)固定安裝有方形限位塊，方形限位塊的外表面與放置槽的內(nèi)壁滑動連接，方形限位塊的前側(cè)固定安裝有弧形卡塊，弧形卡塊的前側(cè)與弧形卡槽的內(nèi)部卡接。放置槽內(nèi)壁的頂部和底部均設(shè)計有限位槽，方形限位塊的頂部和底部均固定安裝有限位塊，兩個限位塊均與限位槽滑動連接，如圖4所示。

3 改進后優(yōu)勢

改進后的對刀裝置通過對刀設(shè)備本體、穩(wěn)定柱、環(huán)形插接槽、圓形通孔、擠壓裝置、圓形擋塊、擠壓桿、提拉手柄、第一擠壓彈簧、圓形塊、環(huán)形插接塊、放置槽、卡接機構(gòu)、第二擠壓彈簧、方形限位塊、弧形卡塊、連接管道、弧形卡槽、限位槽、限位塊和圓形配合孔的配合使用，解決了現(xiàn)有對刀裝置不能給予連接線很好的防護的問題，其主要優(yōu)勢如下：

（1）通過人力推動提拉手柄作為整個擠壓裝置的動力源，因為力是可以傳遞的，在推動提拉手柄的同時帶動擠壓桿移動，在擠壓桿移動的同時帶動圓形塊移動，這樣就能夠給予第一擠壓彈簧一個形變的力，從而將卡進弧形卡槽內(nèi)部的弧形卡塊推出;同時，因為力的作用是相互的，第一擠壓彈簧能快速地將擠壓桿拉回原始位置，從而不影響正常的安裝，使防護效果更好。

（2）通過弧形卡塊受力作為整個卡接機構(gòu)的動力源，因為力是可以傳遞的，弧形卡塊在受力的同時將給予方形限位塊一個擠壓的力，這樣就能夠給予第二擠壓彈簧一個形變的力，從而將弧形卡塊擠入放置槽的內(nèi)部，進而實現(xiàn)環(huán)形插接塊與環(huán)形插接槽的插接;等插接完成以后，第二擠壓彈簧也給予弧形卡塊一個相同的反作用力，這樣就能夠很好地實現(xiàn)插接，使防護效果更好。

（3）放置槽內(nèi)壁的頂部和底部開設(shè)有限位槽，同時方形限位塊頂部和底部固定安裝有限位塊，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)限位塊與限位槽的滑動連接，不僅能夠很好地限制方形限位塊的位置，同時也能使方形限位塊的運動軌跡更加穩(wěn)定，使防護效果更好。

（4）第一擠壓彈簧和圓形塊均位于圓形通孔的內(nèi)部，同時圓形塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁滑動連接，這樣就能夠很好地限制圓形塊的運動軌跡，使防護效果更好。

（5）在圓形擋塊的內(nèi)部開設(shè)有圓形配合孔，這樣就能夠使擠壓桿的運動效果更好，也使防護效果更好。

4 結(jié)語

通過驗證，與傳統(tǒng)對刀方式相比，利用該裝置對刀可以大大提高對刀效率，并在一定程度上減小零件的加工誤差，同時還可以實現(xiàn)不同型號、不同刀桿厚度刀具的精準對刀。該裝置解決了現(xiàn)有對刀裝置不能給予連接線很好的防護的問題，具有防護效果好的優(yōu)點。

[參考文獻]

[1] 吳鳳霞.數(shù)控車削加工中的實用對刀方法探討[J].時代農(nóng)機，2017，44（3）：37-38.

[2] 王守志，韓金玉.對刀高度誤差對車削精度的影響分析[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2013（3）：115-117.

[3] 周旭光.數(shù)控車削對刀高度誤差對加工精度的影響[J].機床與液壓，2006（7）：105-107.

收稿日期：2021-06-24

作者簡介：伍倪燕（1979—），女，四川資陽人，工程碩士，副教授，研究方向：機械工程及其自動化。