自動(dòng)對(duì)刀儀是利用普通車床外加的監(jiān)控檢測(cè)設(shè)備利用普通車床自身的位置測(cè)量系統(tǒng)來進(jìn)行工作的。總體來說,它雖然是附屬于普通車床,為提高車床加工的精度和效率而設(shè)計(jì)的,但作為一套獨(dú)立的儀器,對(duì)普通車床用自動(dòng)對(duì)刀儀的研究設(shè)計(jì)方案應(yīng)包括對(duì)刀原理的研究與實(shí)現(xiàn)、精密機(jī)械部分、電氣控制部分、自動(dòng)對(duì)刀儀的操作方法、誤差與精度分析等部分。機(jī)械部分是自動(dòng)對(duì)刀儀的主體部分,它主要包括傳感器的設(shè)計(jì)與連接臂的設(shè)計(jì),其中傳感器的設(shè)計(jì)尤其關(guān)鍵,要求它能適應(yīng)內(nèi)孔車刀、端面車刀、螺紋刀、外圓車刀等不同刀具和不同刀偏角的刀具;另外,傳感器表面要有硬度要求,不能因?yàn)轭l繁地撞擊表面產(chǎn)生小的凹坑,影響對(duì)刀儀的精度,當(dāng)然,我們也可以對(duì)傳感器的測(cè)頭進(jìn)行修磨;傳感器應(yīng)保證應(yīng)有的精度要求;傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,重量不能太大且安裝方便,適合刀具的對(duì)準(zhǔn)與操作。電氣控制部分主要包括接口電路的設(shè)計(jì),對(duì)刀儀在刀具接觸到傳感器后應(yīng)有聲光信號(hào)顯示,以便操作者進(jìn)行及時(shí)操作,傳感器的觸發(fā)信號(hào)要能準(zhǔn)確地反映到數(shù)控系統(tǒng);要對(duì)刀補(bǔ)值算法的獲得進(jìn)行算法研究,根據(jù)算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化編程以獲取刀尖點(diǎn)的信息并分析計(jì)算刀補(bǔ)值。
　　操作方法要求給出具體的操作步驟,根據(jù)對(duì)刀儀的工作原理及實(shí)際特點(diǎn),按照對(duì)刀的操作規(guī)程,用戶可以方便地對(duì)普通車床進(jìn)行對(duì)刀;應(yīng)給出對(duì)刀過程的注意事項(xiàng),以免錯(cuò)誤操作,影響加工生產(chǎn)。自動(dòng)對(duì)刀儀的開發(fā)設(shè)計(jì)工作完成之后,要對(duì)其進(jìn)行多方位的誤差與精度分析,分析產(chǎn)生誤差所有可能的來源并對(duì)精度作出分析,校驗(yàn)其可行性。
　　一、刀具位置偏差原因分析
　　因?yàn)閷?duì)刀儀是建立在車床自身系統(tǒng)測(cè)量的基礎(chǔ)之上的,普通車床的加工是由程序控制完成的,所以坐標(biāo)系的確定與使用非常重要。根據(jù)IS0841標(biāo)準(zhǔn),普通車床坐標(biāo)系用右手笛卡兒坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)確定。普通車床平行于主軸方向即縱向?yàn)閆軸,垂直于主軸方向即橫向?yàn)閄軸,刀具遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檎颉?br /> 　　1.普通車床坐標(biāo)系與普通車床參考點(diǎn)
　　普通車床坐標(biāo)系是指以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系,普通車床的機(jī)床原點(diǎn)通常取在卡盤前端面與主軸中心線交點(diǎn)處,一般機(jī)床原點(diǎn)在普通車床出廠前由生產(chǎn)廠家已經(jīng)調(diào)整好,不允許用戶隨意變動(dòng)。普通車床參考點(diǎn)是指刀架上某一固定點(diǎn),即對(duì)刀參考點(diǎn)退離距機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的一個(gè)固定點(diǎn),該點(diǎn)在機(jī)床出廠時(shí)也由生產(chǎn)廠家調(diào)試好,并將數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。因此機(jī)床參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù),一個(gè)固定值。一般對(duì)刀之前,必先使普通車床進(jìn)行“回零”操作(即使刀架返回參考點(diǎn)操作),就是使刀架上對(duì)刀參考點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)重合。
　　2.工件坐標(biāo)系與起刀點(diǎn)
　　工件坐標(biāo)系(又稱為編程坐標(biāo)系)是指以工件原點(diǎn)(或稱編程原點(diǎn))為坐標(biāo)原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系供編程用,是人為設(shè)置的。工件原點(diǎn)可以是工件上任意點(diǎn),但為了編程,方便數(shù)值計(jì)算,一般普通車床編程原點(diǎn)選工件右端面或左端面與中心線交點(diǎn)作為工件原點(diǎn),數(shù)控編程時(shí)應(yīng)首先確定工件坐標(biāo)系。起刀點(diǎn)(又稱程序起點(diǎn))即刀具刀位點(diǎn)相對(duì)工件原點(diǎn)OP的位置,即刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn),工件坐標(biāo)系的建立實(shí)際上是確定刀具起刀點(diǎn)相對(duì)于工件原點(diǎn)的坐標(biāo)值的過程。目前普通車床上建立工 測(cè)自動(dòng)對(duì)刀儀是利用普通車床外加的監(jiān)控檢測(cè)設(shè)備利用普通車床自身的位置測(cè)量系統(tǒng)來進(jìn)行工作的。總體來說,它雖然是附屬于普通車床,為提高車床加工的精度和效率而設(shè)計(jì)的,但作為一套獨(dú)立的儀器,對(duì)普通車床用自動(dòng)對(duì)刀儀的研究設(shè)計(jì)方案應(yīng)包括對(duì)刀原理的研究與實(shí)現(xiàn)、精密機(jī)械部分、電氣控制部分、自動(dòng)對(duì)刀儀的操作方法、誤差與精度分析等部分。機(jī)械部分是自動(dòng)對(duì)刀儀的主體部分,它主要包括傳感器的設(shè)計(jì)與連接臂的設(shè)計(jì),其中傳感器的設(shè)計(jì)尤其關(guān)鍵,要求它能適應(yīng)內(nèi)孔車刀、端面車刀、螺紋刀、外圓車刀等不同刀具和不同刀偏角的刀具;另外,傳感器表面要有硬度要求,不能因?yàn)轭l繁地撞擊表面產(chǎn)生小的凹坑,影響對(duì)刀儀的精度,當(dāng)然,我們也可以對(duì)傳感器的測(cè)頭進(jìn)行修磨;傳感器應(yīng)保證應(yīng)有的精度要求;傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,重量不能太大且安裝方便,適合刀具的對(duì)準(zhǔn)與操作。電氣控制部分主要包括接口電路的設(shè)計(jì),對(duì)刀儀在刀具接觸到傳感器后應(yīng)有聲光信號(hào)顯示,以便操作者進(jìn)行及時(shí)操作,傳感器的觸發(fā)信號(hào)要能準(zhǔn)確地反映到數(shù)控系統(tǒng);要對(duì)刀補(bǔ)值算法的獲得進(jìn)行算法研究,根據(jù)算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化編程以獲取刀尖點(diǎn)的信息并分析計(jì)算刀補(bǔ)值。
　　操作方法要求給出具體的操作步驟,根據(jù)對(duì)刀儀的工作原理及實(shí)際特點(diǎn),按照對(duì)刀的操作規(guī)程,用戶可以方便地對(duì)普通車床進(jìn)行對(duì)刀;應(yīng)給出對(duì)刀過程的注意事項(xiàng),以免錯(cuò)誤操作,影響加工生產(chǎn)。自動(dòng)對(duì)刀儀的開發(fā)設(shè)計(jì)工作完成之后,要對(duì)其進(jìn)行多方位的誤差與精度分析,分析產(chǎn)生誤差所有可能的來源并對(duì)精度作出分析,校驗(yàn)其可行性。
　　一、刀具位置偏差原因分析
　　因?yàn)閷?duì)刀儀是建立在車床自身系統(tǒng)測(cè)量的基礎(chǔ)之上的,普通車床的加工是由程序控制完成的,所以坐標(biāo)系的確定與使用非常重要。根據(jù)IS0841標(biāo)準(zhǔn),普通車床坐標(biāo)系用右手笛卡兒坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)確定。普通車床平行于主軸方向即縱向?yàn)閆軸,垂直于主軸方向即橫向?yàn)閄軸,刀具遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檎颉?br /> 　　1.普通車床坐標(biāo)系與普通車床參考點(diǎn)
　　普通車床坐標(biāo)系是指以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系,普通車床的機(jī)床原點(diǎn)通常取在卡盤前端面與主軸中心線交點(diǎn)處,一般機(jī)床原點(diǎn)在普通車床出廠前由生產(chǎn)廠家已經(jīng)調(diào)整好,不允許用戶隨意變動(dòng)。普通車床參考點(diǎn)是指刀架上某一固定點(diǎn),即對(duì)刀參考點(diǎn)退離距機(jī)床原點(diǎn)最遠(yuǎn)的一個(gè)固定點(diǎn),該點(diǎn)在機(jī)床出廠時(shí)也由生產(chǎn)廠家調(diào)試好,并將數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。因此機(jī)床參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù),一個(gè)固定值。一般對(duì)刀之前,必先使普通車床進(jìn)行“回零”操作(即使刀架返回參考點(diǎn)操作),就是使刀架上對(duì)刀參考點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)重合。
　　2.工件坐標(biāo)系與起刀點(diǎn)
　　工件坐標(biāo)系(又稱為編程坐標(biāo)系)是指以工件原點(diǎn)(或稱編程原點(diǎn))為坐標(biāo)原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系供編程用,是人為設(shè)置的。工件原點(diǎn)可以是工件上任意點(diǎn),但為了編程,方便數(shù)值計(jì)算,一般普通車床編程原點(diǎn)選工件右端面或左端面與中心線交點(diǎn)作為工件原點(diǎn),數(shù)控編程時(shí)應(yīng)首先確定工件坐標(biāo)系。起刀點(diǎn)(又稱程序起點(diǎn))即刀具刀位點(diǎn)相對(duì)工件原點(diǎn)OP的位置,即刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn),工件坐標(biāo)系的建立實(shí)際上是確定刀具起刀點(diǎn)相對(duì)于工件原點(diǎn)的坐標(biāo)值的過程。

3.刀具位置補(bǔ)償
　　對(duì)于刀具位置補(bǔ)償來講,下列3種情況下,均須進(jìn)行刀具位置的偏置補(bǔ)償:
　　(1)在實(shí)際加工中,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對(duì)于某固定點(diǎn)的位置各不相同)加工同一輪廓尺寸的工件,而編程時(shí)往往都建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系,要求使所有的刀尖都移到坐標(biāo)系中的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上,或者以一把刀為基準(zhǔn)設(shè)定工件坐標(biāo)系,因此須將其余刀具的刀尖都偏移到此基準(zhǔn)刀尖位置上。利用刀具位置補(bǔ)償即可完成。
　　(2)對(duì)同一把刀具而言,當(dāng)?shù)毒咧啬セ蚋鼡Q新刀后,再把它準(zhǔn)確地安裝到程序所設(shè)定的原位置,是非常困難的,總是存在位置誤差,這個(gè)位置誤差在實(shí)際加工后即成為加工誤差,此時(shí),需通過刀具位置補(bǔ)償功能來修正刀具安裝位置誤差。
　　(3)每把刀具在使用過程中都有不同程度的磨損,而磨損后的刀尖位置與編程位置存在差值,同樣會(huì)造成加工誤差,這種誤差也可通過刀具位置補(bǔ)償功能來糾正。
　　二、刀補(bǔ)值的確定
　　1.試切法
　　通過以上分析可知:雖然我們可以通過回參考點(diǎn)確定對(duì)刀參考點(diǎn)的坐標(biāo),也可以通過測(cè)量確定工件與機(jī)床坐標(biāo)的位置,但工件坐標(biāo)系建立以后并未與機(jī)床坐標(biāo)系發(fā)生任何聯(lián)系,兩者仍然相互獨(dú)立,數(shù)控系統(tǒng)既不知道工件在機(jī)床中的位置,也不知道刀具刀位點(diǎn)在機(jī)床中的位置,還是不能確定它們的相互位置。這樣就需要用到試切法對(duì)刀,試切法對(duì)刀應(yīng)先進(jìn)行手動(dòng)機(jī)床回參考點(diǎn)操作,將1工件毛坯夾持于卡盤上,測(cè)出(工件直徑)、(工件伸出爪夾盤距離),啟動(dòng)機(jī)床,以手動(dòng)方式進(jìn)行對(duì)刀(以90°外圓車刀為例)。第一步:將車刀刀尖與棒料端面輕輕接觸對(duì)刀