自动换刀偏摆检测系统

在配有自动换刀装置的机床上进行加工时,切屑会咬进刀柄和主轴之间而影响加工精度,特别是使用高速化的ATC(AutomaticToolChanger,自动换刀装置)和以KM、HSK为代表的两面定位夹紧刀柄时,咬入切屑的概率更高。

自动换刀时,在刀柄锥度部分和主轴之间咬入切屑,刀具刀尖就会产生偏摆,如果进行孔加工,就会产生孔径增大超差等问题。为解决这一问题,日本(株)东精工程开发了ATC偏摆检测系统。

ATC偏摆检测系统的构成

ATC偏摆检测系统由涡流传感器、控制装置、显示演算装置(V10)构成。系统在卧式加工中心上使用时,首先用托架将涡流传感器安装在刀柄的法兰上；涡流传感器的电缆线穿过主轴装置内部,与置于台架上的控制装置相连。显示演算装置(V10)与控制装置之间用专用电缆连接；偏摆的判断(OK/NG)、检测指令等控制信号与NC装置联通。系统的主要技术规格列于表1。

表1 主轴刀具偏摆检测系统的主要技术规格

仪器型号 E-PV140100-1303-300415 演算显示装置 小型晶体管式测微指示仪V10 显示范围 -3276.5～+3276.5µm 输入通道数 1ch 显示分辨率 0.5µm 采样速度 1ms 检测时的转数 600r/min 检测时间 最多0.3s 显示画面 6.4″彩色液晶显示屏 电源 AC100～250V,50VA 传感器、控制装置 型号 E-DT-01-029 传感器安装范围 1.5±0.1mm 偏摆检测范围 1.5±0.2mm 响应频率数 10±1kHz 保护装置 IP67［传感头］

高精度化的技术要点

使用一般的涡流传感器和放大器时,目前还存在许多问题,所以不能用于实际切削加工自动换刀偏摆的检测。

涡流传感器的特性

涡流传感器用于测量与刀柄之间的间隙时,除旋转导致的间隙变化外,还要受组织状态(淬火状况、材料软点)、磁化、刻字部分的影响。由于受磁、传动销等因素的影响,而不能获得正确的偏摆量。使用ATC偏摆检测系统时,应预先输入刀柄的形状数据,然后将测量结果与输入数据进行比较,就能解决这一问题。

刀柄形状方面的问题

必须去除原有刀柄固有的偏摆和由传动销带来的切口数据。在传动销的位置还有咬入切屑的可能,无论切屑卡在什么位置,为了能算出正确的偏摆量,就应分离出旋转一转的偏摆量。为了解决这一问题,应与输入处理器中的波形的相位相匹配,去除切口数据,用独立的数据处理实现偏摆成分的分离。由于采用这种方法,所以涡流传感器特有的细小变动成分就可忽略不计。

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