自動換刀偏擺檢測系統(tǒng)摘要：UG/MF Part Adviser仿真工具 數(shù)顯系統(tǒng)改裝傳統(tǒng)機床改善投資回報 我國制造業(yè)科技發(fā)展戰(zhàn)略 車削加工毛刺形成模型及其形態(tài)轉(zhuǎn)換的研究 二維半零件的簡易造型方法和數(shù)控加工刀具軌跡生成新型表面功能覆層技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢長春數(shù)控機床研發(fā)成功國內(nèi)首臺125噸全自動摩擦焊機 高效率馬達訴求高速化與精密化液壓仿真技術(shù)的現(xiàn)在和未來五軸聯(lián)動加工中心改造方法簡介與時代共進步，與行業(yè)同發(fā)展 短直刃可轉(zhuǎn)位刮削滾刀電機的機電耦聯(lián)與磁固耦合非線性振動研究國內(nèi)最大輥壓機試車成功日本最近推出MCC-VG系列臥式加工中心 切削液選用壓縮機系統(tǒng)常見故障排除機械原理:平面連桿機構(gòu)塑料模具尺寸和收縮率杭機數(shù)控公司兩臺線切割機床通過省級鑒定 [標(biāo)簽:tag] 在配有自動換刀裝置的機床上進行加工時，切屑會咬進刀柄和主軸之間而影響加工精度，特別是使用高速化的ATC(Automatic Tool Changer，自動換刀裝置)和以KM、HSK為代表的兩面定位夾緊刀柄時，咬入切屑的概率更高。 儀器型號 E-PV140100-1303-300415 演算顯示裝置 小型晶體管式測微指示儀V10 顯示范圍 -3276.5～ 3276.5µm 輸入通道數(shù) 1ch 顯示分辨率 0.5µm 采樣速度 1ms 檢測時的轉(zhuǎn)數(shù) 600r/min 檢測時間 最多0.3s 顯示畫面 6.4″彩色液晶顯示屏 電源 AC100～250V，50VA 傳感器、控制裝置 型號 E-DT-01-029 傳感器安裝范圍 1.5±0.1mm 偏擺檢測范圍 1.5±0.2mm 響應(yīng)頻率數(shù) 10±1kHz 保護裝置 IP67［傳感頭］
自動換刀時，在刀柄錐度部分和主軸之間咬入切屑，刀具刀。
在配有自動換刀裝置的機床上進行加工時，切屑會咬進刀柄和主軸之間而影響加工精度，特別是使用高速化的ATC(Automatic Tool Changer，自動換刀裝置)和以KM、HSK為代表的兩面定位夾緊刀柄時，咬入切屑的概率更高。
自動換刀時，在刀柄錐度部分和主軸之間咬入切屑，刀具刀尖就會產(chǎn)生偏擺，如果進行孔加工，就會產(chǎn)生孔徑增大超差等問題。為解決這一問題，日本(株)東精工程開發(fā)了ATC偏擺檢測系統(tǒng)。
ATC偏擺檢測系統(tǒng)的構(gòu)成
ATC偏擺檢測系統(tǒng)由渦流傳感器、控制裝置、顯示演算裝置(V10)構(gòu)成。系統(tǒng)在臥式加工中心上使用時，首先用托架將渦流傳感器安裝在刀柄的法蘭上；渦流傳感器的電纜線穿過主軸裝置內(nèi)部，與置于臺架上的控制裝置相連。顯示演算裝置(V10)與控制裝置之間用專用電纜連接；偏擺的判斷(OK/NG)、檢測指令等控制信號與NC裝置聯(lián)通。系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格列于表1。
表1 主軸刀具偏擺檢測系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格
1 高精度化的技術(shù)要點
使用一般的渦流傳感器和放大器時，目前還存在許多問題，所以不能用于實際切削加工自動換刀偏擺的檢測。
1) 渦流傳感器的特性
渦流傳感器用于測量與刀柄之間的間隙時，除旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的間隙變化外，還要受組織狀態(tài)(淬火狀況、材料軟點)、磁化、刻字部分的影響。由于受磁、傳動銷等因素的影響，而不能獲得正確的偏擺量。使用ATC偏擺檢測系統(tǒng)時，應(yīng)預(yù)先輸入刀柄的形狀數(shù)據(jù)，然后將測量結(jié)果與輸入數(shù)據(jù)進行比較，就能解決這一問題。
2) 刀柄形狀方面的問題
必須去除原有刀柄固有的偏擺和由傳動銷帶來的切口數(shù)據(jù)。在傳動銷的位置還有咬入切屑的可能，無論切屑卡在什么位置，為了能算出正確的偏擺量，就應(yīng)分離出旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的偏擺量。為了解決這一問題，應(yīng)與輸入處理器中的波形的相位相匹配，去除切口數(shù)據(jù)，用獨立的數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)偏擺成分的分離。由于采用這種方法，所以渦流傳感器特有的細(xì)小變動成分就可忽略不計。
2 主軸刀具偏擺檢測系統(tǒng)的應(yīng)用
為適應(yīng)高速切削加工，兩面定位夾緊刀柄日益普及。但是，以HSK為代表的兩面定位夾緊刀柄也可能因夾緊失誤而發(fā)生刀柄脫落以及未裝牢就在旋轉(zhuǎn)中發(fā)生故障，這會給加工帶來嚴(yán)重?fù)p害。而ATC偏擺檢測系統(tǒng)能將此類事故防患于未然。將刀柄夾緊并使其低速(600r/min)旋轉(zhuǎn)，用該檢測系統(tǒng)在切削加工還未達到高速之前，就可檢測出偏擺異常。
尤其在要求達到H7級的高精度鏜削加工時，刀柄的偏擺是致命的大問題。在深孔加工中，刀具尖端的偏擺與軸的長度成正比，過大的偏擺帶來的損害更大。該系統(tǒng)在此類切削加工中能發(fā)揮很大的作用。
在銑削加工中，切屑咬入產(chǎn)生的偏擺除對精加工面的精度產(chǎn)生不良影響外，還會引起刀具崩刃，甚至導(dǎo)致?lián)p壞。采用該檢測系統(tǒng)可以完全避免出現(xiàn)上述問題。
3 使用實例
過去，在機床上加工時，采取用壓縮空氣排屑(自動換刀時，從主軸內(nèi)部噴出高壓空氣吹去切屑)。用百葉窗式門防止切屑飛濺(用活葉窗式門隔離切削加工空間和刀庫，只在自動換刀時此門才打開和關(guān)閉)等措施，但并沒有檢測是否存在粘屑的手段。
切屑咬入發(fā)生的頻率隨工件材料、冷卻劑種類、冷卻劑供給方法及切削加工方法而異，需要對全部加工件及所有加工部位進行檢測。在對使用ATC偏擺檢測系統(tǒng)的用戶中，針對咬屑導(dǎo)致的偏擺情況進行了調(diào)查，結(jié)果如下。
1) A公司：切屑咬入發(fā)生頻率為1/800次，鋁件切削加工，咬屑產(chǎn)生時停機確認(rèn)了切屑。
2) B公司：切屑咬入發(fā)生頻率為2/1826次，咬屑發(fā)生時確認(rèn)的偏擺為20µm。
3) C公司：檢測結(jié)果平均114次發(fā)生1次咬屑，切削鋁制汽車零件，使用HSK刀柄。
對于在切削加工中突然出現(xiàn)廢次品而不得不實施全檢的用戶，采用ATC偏擺檢測系統(tǒng)后就不必進行全檢。
以加工中心機床為代表，配置有刀具快換裝置的復(fù)合車床、攻絲機等加工設(shè)備，要使其實現(xiàn)高精度高速加工，其自動換刀裝置要求的換刀時間快短到極限時，則使用的刀柄應(yīng)具有各種特征，其品種規(guī)格應(yīng)多樣化。而在實際的生產(chǎn)線上，加工不良特別是原因不明的突發(fā)性加工不良問題的解決措施不力，難于應(yīng)付。
出于這方面的考慮，開發(fā)了自動換刀偏擺檢測系統(tǒng)，它能有效地防止因切屑引起的突發(fā)性加工不良問題。今后，將進一步研究開發(fā)用于監(jiān)測刀柄和主軸狀態(tài)，保持最佳加工狀態(tài)的控制系統(tǒng)。
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