数控车床接触式对刀仪技术问题

　　接触式对刀器

　　接触式对刀仪是利用普通车床的附加监测测试设备，与普通车床的位置测量系统配合工作。一般来说，它虽然附属于普通车床，但其设计是为了提高车床加工的精度和效率，但作为一套独立的仪器，普通车床接触式对刀仪的研究和设计方案应包括对刀原理的研究和实现精密度、机械部分、电气控制部分、接触式对刀机的操作方法、误差及精度分析等部分。机械部分是接触式排刀机的主要部分。主要包括传感器的设计和连接臂的设计。传感器的设计尤为关键。要求与内孔车刀、端头车刀、螺纹刀具、外圆车刀相适应。不同的刀具，如刀具和不同刀具角度的刀具;此外，传感器表面必须有硬度要求，并且由于经常冲击表面而不能产生小凹坑，影响刀具的精度。当然，我们也可以用传感器的探头进行磨削;传感器应保证所需的精度;传感器的结构设计合理，重量不宜过大，安装方便，适合工具的对准和操作。电气控制部分主要包括接口电路的设计。刀具接触传感器后，对刀仪应有声光信号显示，以便操作者及时操作。传感器的触发信号必须准确地反映到数控系统中，研究了数值算法的算法，并根据算法对系统进行参数化，以获取刀具尖端点的信息，分析计算刀具补偿值。

　　操作方法需要特定的操作步骤。根据对刀仪的工作原理和实际特点，按照对刀的操作程序，用户可以方便地在普通车床上对刀;对刀过程要注意，避免操作不当影响加工和生产。接触式对刀机的研制和设计工作完成后，应进行多向误差和精度分析，分析各种可能的误差来源，并进行精度分析，验证其可行性。

　　一、对刀位置偏差原因分析

　　由于对刀仪是建立在车床自身系统测量的基础上，普通车床的加工是通过程序控制来完成的，所以坐标系的确定和使用是非常重要的。根据IS0841标准，以右侧笛卡尔坐标系为标准确定普通车床坐标系。普通车床与主轴方向平行，即纵轴为Z轴，与主轴方向垂直，即横轴为X轴，刀具离开工件的方向为正。

　　1.普通车床坐标系和普通车床基准点

　　普通车床坐标系是指以机床原点为坐标原点建立的坐标系。普通车床的机床原点通常取卡盘前端表面与主轴中心线的交点。普通车床出厂前，生产厂家已对普通机床的原点进行了调整。好吧，用户不能随意更改。普通车床的基准点是指刀架上的一个固定点，即刀具设定的基准点从距离机床原点O最远的固定点R缩回。机床出厂时，该R点也由厂家调试。数据被输入数控系统。因此，机床参考点R到机床原点O的坐标是一个已知数和一个固定值。一般来说，在对刀前，普通车床必须进行“归零”操作(即使刀架回到基准点操作)，即使刀架上的对刀基准点与机床基准点R重合，此时CRT屏幕上显示的x、z值为机床参考点R相对于机床原点O在X和Z方向上的值。

　　2.工件坐标系及起点

　　工件坐标系(又称编程坐标系)是指以工件原点(或编程原点)为坐标原点建立的坐标系。编程坐标系用于编程并手动设置。工件原点可以是工件上的任意一点，但为了编程和便于数值计算，一般普通车床的原点编程选择工件右端或左端与中心线的交点作为工件原点。数控编程时应首先确定工件坐标系。起点(也称为程序的起点)是刀具的刀具点相对于工件原点OP的位置，即刀具相对于工件移动的起点。工件坐标系的建立实际上决定了刀具起点相对于工件原点的坐标值过程。目前，在普通车床上建立工件坐标系的方法一般是通过相应的G指令来设定的。工件坐标系建立后，与机床坐标系没有接触。此时，两人仍相互独立。数控系统既不知道工件在机床中的位置，也不知道刀具在机床中的位置。也就是说，不能按照程序正确处理。因此，在加工前，还必须确定刀具点与机床坐标原点O的关系，即在一般加工前通过对刀方法实现。

　　3.刀具位置补偿

　　对于刀具位置补偿来讲，下列3种情况下，均须进行刀具位置的偏置补偿：

　　(1)在实际加工中，通常是各把不同位置的若干把刀具(即各把刀具的刀尖在刀架上相对于某固定点的位置各不相同)加工同一轮廓尺寸的工件，而编程时往往都建立统一的坐标系，要求使所有的刀尖都移到坐标系中的一个基准点上，或者以一把刀为基准设定工件坐标系，因此须将其余刀具的刀尖都偏移到此基准刀尖位置上。利用刀具位置补偿即可完成。

　　(2)对同一把刀具而言，当刀具重磨或更换新刀后，再把它准确地安装到程序所设定的原位置，是非常困难的，总是存在位置误差，这个位置误差在实际加工后即成为加工误差，此时，需通过刀具位置补偿功能来修正刀具安装位置误差。

　　(3)每把刀具在使用过程中都有不同程度的磨损，而磨损后的刀尖位置与编程位置存在差值，同样会造成加工误差，这种误差也可通过刀具位置补偿功能来纠正。

　　二、刀补值的确定

　　1.试切法

　　从以上分析可知：虽然我们可以通过返回基准点来确定刀具基准点的坐标，也可以通过测量来确定工件的位置和机床的坐标，但是在建立了工件坐标系之后，与机床坐标系没有接触。数控系统仍然相互独立，既不知道工件在机床中的位置，也不知道刀具在机床中的位置，也不能确定它们的相互位置。这样，就需要试切法。试切方法是手动将机床返回基准点，在卡盘上夹紧工件毛坯，测量D(工件直径)和L(工件伸出量)3爪卡盘距离，启动机床，手动对刀(以90°外车刀为例)。第一步：轻轻触碰车刀刀尖和刀杆端面至对刀位置，然后在Z方向离开车刀，在X方向离开车刀，记录CRT动态坐标值Z;第二步：将车刀尖和棒料外圆轻轻触碰刀具设置，然后X方向不移动，Z方向退出车刀，记录CRT动态坐标值X;第三步：计算刀具补偿值(Ll，L2)。将公式计算替换为计算L2和L1的值。

　　最后，将刀具补偿值(L1，L2)输入数控系统。刀具补偿值输入数控系统后，刀具轨迹自动修正。试验切削法也可用于多刀具加工。其他刀具的对刀过程相同。将每个刀具的刀具偏置值输入相应的刀具偏置寄存器，进行数控系统补偿。也可以使用第一个刀具的刀具位置作为基点，并使用剩余刀具的刀具位置与第一个刀具的偏差作为补偿值。用上述方法对刀是使每一刀具的刀尖与外母线的交点和工件的端面相接触，并以此交点为基准计算每一刀具的刀具偏移量。采用试切法对刀时，精密对刀方法为：手动对刀时，用1刀转动工件试件端面和外圆，试件伸出卡盘长度L和试切外圆直径D。降低进给速度，使刀具与工件的接触程度尽可能均匀，可以有效提高试切对刀精度。采用试切法对刀的优点是不需要专用工具对刀，操作人员只需按常规操作，简单、快速、相对正确有效。

　　2.其它工具的对刀方法

　　对于配有多个刀具的普通车床，每个刀具之间也存在位置偏差。如果尝试用试切削法逐个确定刀具补偿值，必然会造成精度下降，效率低、耗时长。用接触式对刀工具对刀时，先对刀标准，再用试切法对刀标准。其它刀具相对于标准刀具的刀具补偿值由数控系统计算得到，由对刀仪的传感器获得。从而确定每个刀具相对于工件的刀具补偿值。接触式对刀工具的刀距值设定与手动对刀方法的区别在于，它能自动捕捉信息，计算刀距值并存储。简单地说，接触式对刀的对刀原理是确定不同对刀装置之间的对刀位置。数控系统计算位置补偿值(刀具补偿值)并存储刀具补偿值。过程。

　　三、结语

　　没有自动对刀仪的普通车床加工零件时，一般采用实体切削法对刀。在刀尖加工零件时，输入所用刀具的几何尺寸(刀具长度补偿)，然后测量加工零件的实际尺寸，以修改刀具几何补偿值和加工零件的程序。，效率低，不利于实现自动化处理。有对刀装置的普通车床操作人员可根据工艺要求对刀。加工零件时，对刀装置收到信号后，机床立即停止运动，信号反馈给数控系统。系统自动发送几何补偿中的测量值，操作者可以根据测量值修改相应的零件加工程序。分析了普通车床接触式对刀器存在的技术问题，介绍了对刀器位置偏差的概念介绍及原因分析，介绍了确定对刀补偿值的方法。希望能对提高普通车床加工精度的效率起到更大的作用。