数控机床对刀及误差研究

1数控加工过程中产生的加工误差

　　(1)编程误差:主要是数控编程时数控系统产生的插补误差,主要由于用直线段或圆弧段避近零件轮廓时产生的。这是影响零件加工精度的一个重要因素。可以靠增加插补节点数解决,但会增加编程工作量。

　　(2)刀尖圆弧误差:在切削内孔、外因或端面时,刀尖圆弧不影响其尺寸、形状,但在加工锥面或圆弧时受刀尖圆弧影响造成过切或少切。此误差可通过测量刀尖圆弧半径,采用刀具半径补偿功能来消除误差。

　　(3)测量误差:主要是受量具测量精度以及测量者操作方法影响,导致的实测尺寸不准确。此误差可弥补。

　　(4)对刀误差:此误差主要产生在对刀过程中,刀具在移动到起刀点位置时受操作系统的进给修调比例值影响。解决办法是合理选择进给修调比例,尤其是当刀具靠近起刀点位置时采用最小挡进给修调使刀具精确定位于起刀点位置。

　　(5)机床系统误差:受机床本体影响产生的形位公差,此公差一般不可调整;伺服单元,驱动装置产生的重复定位误差,主要由系统受机床脉冲当量大小、均匀度及传动路线影响;这些误差量很小且稳定,只有在精密加工时应予以考虑。

　　2对刀方法

　　数控加工的对刀,对其处理的好坏直接影响到加工零件的精度,还会影响数控机床的操作。所谓对刀,就是在工件坐标系中使刀具的刀位点位于起刀点(对刀点)上,使其在数控程序的控制下,由此刀具所切削出的加工表面相对于定位基准有正确的尺寸关系,从而保证零件的加工精度要求。在数控加工中,对刀的基本方法有试切法、对刀仪对刀、ATC对刀和自动对刀等。

　　2.1试切法

　　根据数控机床所用的位置检测装置不同,试切法分为相对式和绝对式两种。在相对式试切法对刀中,可采用三种方法:一是用量具(如钢板尺等)直接测量,对准对刀尺寸,这种对刀方法简便但不精确;二是通过刀位点与定位块的工作面对齐后,移开刀具至对刀尺寸,这种方法的对刀准确度取决于刀位点与定位块工作面对齐的精度;三是将工件加工面先光一刀,测出工件尺寸,间接算出对刀尺寸,这种方法最为精确。在绝对式试切法对刀中,需采用基准刀,然后以直接或间接的方法测出其他刀具的刀位点与基准刀之间的偏差,作为其他刀具的设定刀补值。以上试切法,采用“试切——测量——调整(补偿)”的对刀模式,故占用机床时间较多,效率较低,但由于方法简单,所需辅助设备少,因此广泛被用于经济型低档数控机床中。

　　2.2对刀仪对刀

　　对刀仪对刀分为机内对刀仪对刀和机外对刀仪对刀两种。机内对刀仪对刀是将刀具直接安装在机床某一固定位置上(对车床,刀具直接安装在刀架上或通过刀夹再安装在刀架上),此方法比较多地用于车削类数控机床中。而机外对刀仪对刀必须通过刀夹再安装在刀架上(车床),连同刀夹一起,预先在机床外面校正好,然后把刀装上机床就可以使用了,此方法目前主要用于镗铣类数控机床中,如加工中心等。采用对刀仪对刀需添置对刀仪辅助设备,成本较高,装卸刀具费力,但可节省机床的对刀时间,提高了对刀精度,一般用于精度要求较高的数控机床中。

　　2.3ATC对刀

　　AIC对刀是在机床上利用对刀显微镜自动计算出刀具长度的方法。由于操纵对刀镜以及对刀过程还是手动操作和目视,故仍有一定的对刀误差。与对刀仪对刀相比,只是装卸刀具要方便轻松些。自动对刀是利用CNC装置的刀具检测功能,自动精确地测出刀具各个坐标方向的长度,自动修正刀具补偿值,并且不用停顿就直接加工工件。与前面的对刀方法相比,这种方法减少了对刀误差,提高了对刀精度和对刀效率,但需由刀检传感器和刀位点检测系统组成的自动对刀系统,而且CNC系统必须具备刀具自动检测的辅助功能,系统较复杂,投入资金大,一般用于高档数控机床中。