一種應用于數控銑 削的自動對刀儀
2021-5-17 來源：天津中德應用技術大學 作者： 王麗娜
摘 要: 為了實現數控銑削時快速換刀，縮短輔助加工時間，減少工件裝夾次數，保證加工精度與效率，設計了一種應用于數控銑削的自動對刀儀。介紹了這一自動對刀儀的結構和使用方法。這一自動
對刀儀取材簡單，制作方便，實用效果良好。
關鍵詞: 數控銑削 對刀儀 設計
1、設計背景
數控銑削加工使用加工中心［1］，加工中心中的刀具庫保證機床切削時能夠快速換刀，減少輔助加工時間，同時能夠減少工件的裝夾次數，保證加工精度與效率。刀具庫中的每一把刀具，其結構、尺寸都不相同，只有預先在數控系統中設置好每把刀具的長度和直徑方向的補償值，才能使數控編程簡單化。為此，測量每把刀具的補償值，是正確使用加工中心的基本工作，這項工作稱為對刀。近年來，隨著科學技術的發展，機械產品日趨精密，需要機床具有較強的適應能力。在數控銑削中對工件采用試切法或對刀塊進行對刀時，經常出現因操作設備不熟練而導致撞刀、損壞對刀塊的情況。此外，若采用試切法對刀，則雖然方法簡單，但是會在工件上留下痕跡，對刀精度較低，僅僅適用于工件粗加工時的對刀。采用手動法對刀，誤差較大，對于頻繁換刀的小批量生產工件，會增加工時，使加工效率偏低，不利于自動化加工，也使加工中心的優勢難以發揮。對此，筆者設計了一種應用于數控銑削的自動對刀儀［2 － 3］，有效避免手動對刀造成的斷刀、精度低等問題，并且大幅提高加工效率。
2、對刀儀的作用
在工件的加工過程中，工件裝卸、刀具調整等輔助時間在加工周期中占相當大的比例［5］。其中，刀具的調整既費時費力，又不易準確，而且還需要試切。有統計資料表明，一個工件的加工，純機動時間大約只占總時間的 55% ，裝夾和對刀等輔助時間占 45% 。因此，對刀儀顯示出極大的優越性。若使用自動對刀儀，則校對標準刀具后，其它刀具相對于標準刀具的尺寸偏差會自動修正，得到各把刀具的位置補償值，可以有效提高加工精度，減少斷刀數量、毛坯廢料，避免對刀塊損壞，進而有效提高加工效率，降低生產成本［6 － 8］。
如何使對刀儀有效滿足銑刀的校準、測量，并且具有成本低廉、不易磨損的特點，是設計自動對刀儀的技術難點［9］。筆者設計了一種結構精巧、實用效果好、使用壽命長、成本低廉的接觸式自動對刀儀，專門應用于數控銑削［10］。這一自動對刀儀相比市場中的對刀儀，
取材簡單，制作容易，造價低廉，實用效果較好。
3、自動對刀儀結構
應用于數控銑削的自動對刀儀的結構如圖 1 所示，對刀刀具如圖 2 所示。
圖 1 自動對刀儀結構
圖 2 對刀刀具
4、自動對刀儀使用方法
在實際使用自動對刀儀時，設置工件零點，將基準刀具移動至自動對刀儀正上方，并向下移動壓至至對刀凸臺，發光二極管顯示燈點亮。設定機床顯示屏Z向坐標為零，基準刀具長度補償值為零。使用對刀刀具對刀時，將對刀刀具對正對刀凸臺，移動機床 Z 軸，使對刀刀具向下至發光二極管顯示燈點亮。通過設定宏程序對比基準刀具與對刀刀具的刀長差，由信號傳輸裝置寫入機床得到對應的對刀刀具位置補償值。
對刀的目的是建立工件坐標系，簡單而言，就是確立工件在加工中心工作臺中的位置，求出對刀點在工作臺坐標系中的坐標。采用立式加工中心時，在加工前要選擇對刀點。對刀點指刀具相對于工件運動的起點，既可以設置在工件上，如工件上的設計基準或定位基準，也可以設置為夾具或工作臺上的某一點，前提是該點必須與工件定位基準保持一定精度的尺寸關系。筆者設計的自動對刀儀是一種機床內部對刀儀，可自動檢測刀具長度，測量完成后直接反饋至機床。
5、 結束語
筆者設計了應用于數控銑削的自動對刀儀，結合加工中心的特性，可以自動實現數控加工前的對刀，提高生產率，降低加工成本。另一方面，這一自動對刀儀可以提供最小且沒有側向扭轉的測量力，即使對于最敏感且直徑最小的刀具，也可以實現高精度測量。
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