数控机床的对刀原理与对刀方法论文

时间:2023.4.14

  摘要:在应用数控机床时对刀操作是重中之重,其操作效果,直接决定零件加工的精度和数控机床的运行效率,本文基于理论实践,先分析数控机床的对刀原理,然后提出几种常用的对刀方法,仅供参考。

  关键词:数控机床;对刀原理;对刀方法

  引言

  大量实例表明,对刀操作是否科学合理,对整个数控机床的机械加工的效率有重要意义,同时也是提高机械零部件加工精度的主要途径,但我国对此方面的研究还不够深入,因此,本文基于理论实践,对数控机床的对刀原理及对刀方法做了如下分析。

  1数控机床对刀原理

  对刀操作具有很强技术性和专业性,对刀人员要清楚掌握对刀的基础原理,并在对刀过程中,时刻保持清晰的思路,熟练掌握对刀操作要领。总而言之,对刀的主要目的是建立工件直角坐标系,确定工件在机床工作平台的实际位置,确保刀具保持在数控机床坐标系中的坐标上。就数控机床而言,在进行加工前,要先确定对刀点,即在采用数控机床加工零件时,刀具为工件运动的起点。对刀点可以设计在工件基准面上,也可以设计在夹具或者数控机床上。如果设计在数控机床上,则对刀点需要和工件的定位基准保持一定的精度,才能满足实际要求。在进行对刀操作时,要尽量刀位点和对刀位置相互重合,刀位点指的是数控机床上刀具的定位基准点,就刀具运行的轨迹而言,刀位点就是刀具的刀尖。开展对刀操作的主要目的是确定对刀点在数控机床坐标中的绝对坐标值。而对刀点找正的准确度直接决定了整个数控机床加工的精度,需要高度重视。数控机床在进行机械零部件加工时,一把刀具通常情况下不能满足加工的实际需求,需要采用多把刀具进行加工,才能有效提升加工的精度。而如果使用多把刀具,需要换刀的位置时刻保持不变,但不同规格的刀具刀尖也不尽相同,在换刀时难免会发生不同程度的位移,此时就要求不同刀具在不同起始位置进行加工时,相关程序都能正常运行[1]。为达到这一目的,在每个数控机床中都配置了刀具几何位置补偿的功能,从而保证加工的精度。具体操作方法为:先把每把刀相对于某一预先选定的基准刀的位置偏差都精细的测量出来,然后在控制系统中输入相关参数,就可以实现误差补偿。在加工工序中利用T指令,就可以在刀具运行轨迹中自动补偿刀具的偏差位置,此种偏差也需要通过对刀来实现。

  2数控机床中常用的对刀方法

  不同型号的数控机床,其对刀方法也不尽相同,在选择对刀方法时可以参阅说明书中的内容,选择与之相适的对刀方法。通过开展对刀操作,把测量到的偏差计算出来,然后输入到CNC系统中,通过CNC系统可以自动换算出刀具的偏差量,通过调整数控机床运行编程,就可以实现误差控制,提升加工精度,常用的对刀操作有以下几种:

  2.1试切法对刀

  把待加工的工件加紧处理,卡在三爪盘上,对加工工件的直径进行测量,进入对刀状态,然后每把刀的刀尖一次轻微的接触待加工工件的端面,触及端面是CRT动态坐标和外圆的动态坐标,把测量的直径和相关坐标共同输入CNC系统中就可以实现对刀操作。此种对刀方法的本质就是把刀的刀尖和端面、外圆母线的交点进行接触,并以此点为基准,详细计算出各把刀的刀偏量。和其他方法相比,试切法对刀占用时间比较长,但操作方法比较简单,成本也比较低,适用于经济性数控机床对刀操作中。

  2.2机械检测对刀仪对刀

  促使每把刀的刀尖和百分表测头接触,就可以得到两个方向上的刀偏量,随着我国科学技术的发展,数控机床愈发先进,很多数控机床中都增设了刀具探测功能。通过刀具触及一个位置已知的同定触头,就可以有效测量出刀具量、直径长度等数值[2]。和试切法对刀相比,机械检测对刀仪对刀的刀具要先安装对刀仪上,然后进行调整和处理,并测量出相应的参数,把测量到的数据全部输入到寄存器中,就可以实现对刀操作。此种对刀方法比较适用于镗铣类数控机床对刀中,结构比较复杂,成本较高,但占用机床的时间比较小,精度也比较高。

  2.3用光学检测对刀仪对刀

  在数控机床上安装一个高倍显微镜,确保显微镜的十字中线点,时刻位于数控机床坐标的同一个定点上,在进行对刀操作时,用手动脉冲发生器轻微的移动刀具,促使刀具的刀尖和显微镜上的十字线相互重合,并以此为基准,结合数控系统,就可以自动算出到位点相对机床的距离,把计算的数值存入对刀补号区,就可以实现数控机床的对刀操作,和上述两种对刀方法相比,此种对刀方法存在手动操作的事项,因此对刀的精度略低。

  2.4自动对刀

  自动对刀指的是,在数控机床的CNC装置自动精确地测量出刀具参数,然后通过数据库中存在的相关数据的,对刀具的偏移量进行自动补偿,从而实现对刀操作,此种对刀操作的主要优势是可以实现不停顿加工,对刀效率和精度也比较高,但购买机床的成本比较高,比较适用于高档智能数控机床对刀操作中[3]。

  3结束语

  综上所述,本文结合理论实践,深入分析了数控机床的对刀原理及对刀方法,分析结果表明,通过对刀操作可以明确工件坐标系和机床坐标系之间的位置。而刀具在数控机床中的实际位置,可以通过刀具的刀位点来进行确定。不同数控机床在运行中,刀具的种类型号的各不相同,对刀方法也存在较大差距。因此,选择对刀方法时要先明确数控机床的结构,并通过查阅说明书来掌握该数控机床对刀的原理,才能有针对性的选择出与之相适对刀方法,提升数控机床运行的效率和加工的精度。

  参考文献:

  [1]贾国平,嵇尚尚.金工实习中数控车床对刀方法研究[J].现代制造技术与装备,2017(11):165-166.

  [2]曹磊,江华.数控铣床手动对刀的常用方法[J].内蒙古石油化工,2016(z1):96-97.

  [3]陈向荣.数控教学中车床对刀方法的研究[J].科教导刊:电子版,2017(10):93.


第二篇:数控机床教学信息化方法论文


  摘要:数控机床以其高精度、高效率、高柔性成为制造行业的重要装备。数控机床课程是数控技术专业的重要核心课程,掌握数控机床的结构组成、工作原理对于从事数控加工、数控设备维修维护及数控设备销售与售后服务等工作是非常重要的,而数控机床机械、电气结构及原理的学习又是学生学习的难点。采用信息化教学方式是高职学生克服学习障碍、提高学习效率的有效途径。

  关键词:数控机床信息化教学主轴部件;卡盘结构;电气控制

  仿真数控是制造业实现自动化、高效集成生产的基础,也是提高生产率和产品质量的主要途径,制造装备的大规模数控化,使企业急需大批数控编程、设备操作及维修人员,而传统的机床教学采用理论与实践分离的教学方法,一方面学生因无法理解指令的含义而失去对课程的学习兴趣,同时也因对机床结构和操作不熟悉、使用不当而增加撞刀的危险。在教学实施中采用信息化手段,可以使原本复杂的机械结构直观形象更易接受,使原本通过大量实操才能理解、掌握的指令更易于理解和掌握,同时,借助模拟仿真可以使由于不熟悉机床操作发生安全事故的可能性大大降低。也克服了因实践训练时间短,学生无法掌握技能,进入企业后处理实际问题的能力差,无法胜任相应的岗位的问题。数控机床主要由机械结构、机床电气、和数控系统三部分组成,在实际工作中,硬件故障多于软件故障,机械故障多于电气故障。而机械部分,要完成安装调试、排除故障就必须了解其结构组成,所以教学中采用先机械后电气,先硬件后软件,由易到难,同时借助信息技术实现由直观到抽象的教学方法。

  1、加工中心主轴部件动作原理信息化教学方法

  JCS-018A加工中心的主轴结构(见图1)是数控机床教学中非常典型的案例。主要由四个功能部件构成:主轴部件、主轴准停装置、刀具自动夹紧机构、切屑清除装置构成。传统的教学一般是利用图1的装配图先讲解主轴内部的各组成结构,如主轴心轴1是一个中空的阶梯轴,用于松刀的拉杆、拉钉、刀柄及包括用于刀具夹紧的碟形弹簧都安装在主轴上,然后需要借助非常强的读装配图的基础和对机构的动作分析,理解其工作原理和过程,难度非常大,学生往往在这突破不了难点而失去对课程学习的兴趣。而教学中借助动画让学生先看清主轴的工作过程及每个部件的工作过程,再讲解每个部件的结构及实现该功能时的原理,学生就更有兴趣,而且学生会去自主探索其结构特点,培养学生研究性学习的能力及习惯。例如,蝶形弹簧安装时三片一组,相对安装,起始与结束两片必须为凹面,这时学生会下意识的去思考为什么,教师进一步启发学生去探索其中的原理,培养学生自主学习和探索的基本素质。

  2、机床卡盘结构的信息化教学

  “三爪卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置,利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动﹐把工件夹紧和定位的机床附件,在三爪卡盘使用、维护时,需要熟练掌握卡盘的装夹,因此,需要学生掌握卡盘的结构及原理,利用信息化方法会使教学直观、清楚,便于学生理解掌握。传统的教学一般是配合图片和动画来讲解三爪卡盘的结构:卡盘体、小锥齿轮、背面为平面螺纹的大锥齿轮和三个卡爪。三个卡爪上有与锥齿轮配合的平面螺纹,三个卡爪在爪盘体中的导槽中呈120°均布。卡盘体的锥孔与车床主轴前端的外锥面配合,起对中作用,通过键来传递扭矩,最后用螺母将卡盘体锁紧在主轴上。这种方法学生很难理解每个部件的作用及卡盘的工作原理,也不会有兴趣去研究。有条件情况下,可以制作更真实的实景动画,学生更易于理解每一个部件真实的工作状态和结构原理,同时可以对机械结构的特点有更直观的认知,增进学生对机械结构学习的兴趣。

  3、机床电气控制的仿真教学

  电机拖动是数控机床电气控制中重要的内容,实际接线环节在很多学校都设置了专门的实验培训课,传统的课程教学主要是以教师讲解实验内容、演示实验过程,学生以小组为单位按既定步骤接线,得出事先确定的结果。这种传统教学模式以体积大、数量少的电、力拖动实验设备为依托,学生围观听课形式居多,参与动手的机会较少,由于时间限制,使学生不能够深刻实践理论和熟练接线,得不到很好的训练效果,为此,这一部分内容笔者觉得采用现代的仿真实验教学和传统实践教学相结合的方式,教师首先理论讲解,在此基础上在仿真软件上完成模拟接线,理解原理、熟悉接线方法、流程,然后通过实际接线验证。发挥信息化教学优势,解决了传统教学实验设备不足等问题,取得很好的教学效果(见图2)。

  4、结语

  (1)采用信息化方法可以有效降低加工中心主轴部件动作原理学习的难度。

  (2)卡盘结构采用信息化教学,使学生易于理解每一个部件真实的工作状态和结构原理。

  (3)机床电气控制采用信息化教学,解决了传统教学实验设备不足和安全等问题。

  参考文献

  [1]卢卫娜,陈秀敏,马玉泉,等.仿真技术在电力拖动实验教学中的应用[J].大学物理实验,2011,24(6):55-58.

  [2]欧阳庆丰.一种卡盘自动夹紧装置[D].湖南科技大学,2012.

  [3]周兰,常晓俊.现代数控加工设备[M].北京:机械工业出版社,2009.

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