一种简易的数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿方法

摘要:介绍了一种简易的数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿方法。在该方法中自动对刀和刀具磨损自动补偿采用同一套装置,装置结构简单,操作方便。刀具磨损的自动补偿不需要有刀具磨损量的反馈信息。功能的实现不需要在数控系统中外加另外的接口电路。

采用数控刨床加工平面和简单的零件时,通常不存在刀具的精确定位和刀具磨损的补偿问题,但当用来加工截面轮廓线是复杂曲线的零件时(如罗茨泵转子的截面轮廓线由四段圆弧、四段外摆线和四段渐开线组成,大型水环泵叶轮叶片的轮廓线由多段直线和圆弧组成,它们对工件的尺寸精度、型线位置精度和形状精度都有较高的要求),刀尖相对于工件的起始位置直接影响工件的加工精度。

由于工件尺寸大、余量大,粗精加工经常又是在同一台机床上进行,粗精加工要使用不同的刀具,刀具崩刃现象时有发生,因此既使加工同一个工件,刀具有时也需要多次更换。每一次装换刀,都要求刀具的刀尖位于同一起始位置。另外,用同一把刀加工多个工件或一个大型工件,在加工过程中刀具的磨损有时也会超过允许的程度,不进行刀具磨损的补偿,工件的尺寸会出现超差。

要实现工件的高精度加工,刀具的精确定位和刀具磨损的补偿问题必需得到很好的解决。一般数控刨床在刀具初装和更换后的定位问题通常有两种解决方法:一是试切法；二是用对刀块调整法。但两个方法不是精度差,就是操作不方便。刀具的磨损补偿,通常是在知道刀具磨损量的情况下才能进行,但刀具磨损的在线检测本身就是一个不好实现的复杂的问题。为此,研究了结构简单、操作方便的自动对刀和刀具磨损自动补偿装置。

图1 对刀和刀具磨损补偿装置


图2 对刀信号检测电路

图1 所示就是作者设计的数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿装置。该装置的结构非常简单,由对刀块、绝缘体和底座三部分组成。整个装置由底座通过螺钉固定在工作台上。对刀装置与工作台一起通过X向的伺服电机做水平方向的移动,刀具由Z向伺服电机控制做上下移动。

对刀块和底座各有一个接线端,两者之间由绝缘体来绝缘。对刀块的凹槽由两个斜面和一个平面组成,称为对刀斜面和对刀底面。其中对刀底面与工作台的台面平行,对刀斜面与刨刀的前后移动方向平行。为了保证对刀的精度,对刀块的斜面和底面都要求有较高的平面度和低的粗糙度。

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