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1、插拔式手臂(High Precision Removable Arm, HPRA)

HPRA的特點(diǎn)是對刀臂和基座可分離。使用時(shí)通過插拔機(jī)構(gòu)把對刀臂安裝至對刀儀基座上,同時(shí)電器信號亦連通并進(jìn)入可工作狀態(tài);用完后可將對刀臂從基座中拔出,放到合適的地方以保護(hù)精密的對刀臂和測頭不受灰塵、碰撞的損壞,適合小型數(shù)控車床用。

2、下拉式手臂(High Precision PUlldown Arm,HppA)

HPPA的特點(diǎn)是對刀臂和基座旋轉(zhuǎn)聯(lián)接,是一體化的。使用時(shí)將對刀臂從保護(hù)套中擺動拉出,不用時(shí)把對刀臂再收回保護(hù)套中,不必?fù)?dān)心其在加工中受到損壞。不必頻繁地插拔刀臂,避免了頻繁插拔引起的磕碰。

3、全自動對刀臂(High Precision Motorised Arm,HPMA)

HPMA的特點(diǎn)是,對刀臂和基座通過力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)刀臂的擺出和擺回與HPPA的區(qū)別是加了力矩電機(jī),提高了自動化程度。更重要的是可把刀臂的擺出、擺回通過M代碼編到加工程序中,在加工循環(huán)過程中,即可方便地實(shí)現(xiàn)刀具磨損值的自動測量、補(bǔ)償和刀具破損的監(jiān)測,再配合自動上下料機(jī)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)無人化加工。

4、全自動接觸式

在工作臺水平垂直位置找尋到安裝位置后,在對應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)輸入程序就可以有效的實(shí)現(xiàn)自動對刀。在中國的雕銑機(jī)和玻璃機(jī)的發(fā)展中起到必不可少的作用。

數(shù)控機(jī)床的工作原理決定,當(dāng)機(jī)床返回各自運(yùn)動軸的機(jī)械參考點(diǎn)后,建立起來的是機(jī)床坐標(biāo)系。該參考點(diǎn)一旦建立,相對機(jī)床零點(diǎn)而言,在機(jī)床坐標(biāo)系各軸上的各個(gè)運(yùn)動方向就有了數(shù)值上的實(shí)際意義。

對于安裝了對刀儀的機(jī)床,對刀儀傳感器距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的各方向?qū)嶋H坐標(biāo)值是一個(gè)固定值,需要通過參數(shù)設(shè)定的方法來精確確定,才能滿足使用,否則數(shù)控系統(tǒng)將無法在機(jī)床坐標(biāo)系和對刀儀固定坐標(biāo)之間進(jìn)行相互位置的數(shù)據(jù)換算。 當(dāng)機(jī)床建立了"機(jī)床坐標(biāo)系"和"對刀儀固定坐標(biāo)"后(不同規(guī)格的對刀儀應(yīng)設(shè)置不同的固定坐標(biāo)值),對刀儀的工作原理如下:

1、機(jī)床各直線運(yùn)動軸返回各自的機(jī)械參考點(diǎn)之后,機(jī)床坐標(biāo)系和對刀儀固定坐標(biāo)之間的相對位置關(guān)系就建立起了具體的數(shù)值。

2、不論是使用自動編程控制,還是手動控制方式操作對刀儀,當(dāng)移動刀具沿所選定的某個(gè)軸,使刀尖(或動力回轉(zhuǎn)刀具的外徑)靠向且觸動對刀儀上四面探針的對應(yīng)平面,并通過撓性支撐桿擺動觸發(fā)了高精度開關(guān)傳感器后,開關(guān)會立即通知系統(tǒng)鎖定該進(jìn)給軸的運(yùn)動。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)是把這一信號作為高級信號來處理,所以動作的控制會極為迅速、準(zhǔn)確。

3、由于數(shù)控機(jī)床直線進(jìn)給軸上均裝有進(jìn)行位置環(huán)反饋的脈沖編碼器,數(shù)控系統(tǒng)中也有記憶該進(jìn)給軸實(shí)際位置的計(jì)數(shù)器。此時(shí),系統(tǒng)只要讀出該軸停止的準(zhǔn)確位置,通過機(jī)床、對刀儀兩者之間相對關(guān)系的自動換算,即可確定該軸刀具的刀尖(或直徑)的初始刀具偏置值了。換一個(gè)角度說,如把它放到機(jī)床坐標(biāo)系中來衡量,即相當(dāng)于確定了機(jī)床參考點(diǎn)距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的距離,與該刀具測量點(diǎn)距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的距離及兩者之間的實(shí)際偏差值。

4、不論是工件切削后產(chǎn)生的刀具磨損、還是絲杠熱伸長后出現(xiàn)的刀尖變動量,只要再進(jìn)行一次對刀操作,數(shù)控系統(tǒng)就會自動把測得的新的刀具偏置值與其初始刀具偏置值進(jìn)行比較計(jì)算,并將需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼`差值自動補(bǔ)入刀補(bǔ)存儲區(qū)中。當(dāng)然,如果換了新的刀具,再對其重新進(jìn)行對刀,所獲得的偏置值就應(yīng)該是該刀具新的初始刀具偏置值了。

在五個(gè)方向上進(jìn)行刀偏值的測量和補(bǔ)償,可以有效地消除人工對刀產(chǎn)生的誤差和效率低下的問題。不管是采用何種切削刀具(外圓、端面、螺紋、切槽、鑊孔還是車削中心上的銑、鉆削動力刀具),進(jìn)行工件輪廓車削或銑削時(shí),所有參與切削的刀尖點(diǎn)或刀具軸心線,都必須通過調(diào)整或補(bǔ)償,使其精確地位于工件坐標(biāo)系的同一理論點(diǎn)或軸心線上。對動力型回轉(zhuǎn)刀具,除要測量并補(bǔ)償?shù)毒唛L度方向上的偏置值外,同時(shí)還要測量和補(bǔ)償?shù)毒咧睆椒较蛏系钠�置�?刀具以軸心線分界的兩個(gè)半徑的偏置值)。否則機(jī)床無法加工出尺寸正確的工件。 在沒有安裝對刀儀的機(jī)床上,每把刀具的偏置值,是對每把刀具進(jìn)行仔細(xì)的試切后,對工件尺寸進(jìn)行測量、計(jì)算、補(bǔ)償(手工對刀)才可得出,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,稍不小心還會報(bào)廢工件。當(dāng)更換刀具后,這項(xiàng)工作還要重新進(jìn)行。因而,對刀是占用機(jī)床輔助時(shí)間最長的工作內(nèi)容之一。

使用了對刀儀的機(jī)床,因?qū)Φ逗竽軌蜃詣釉O(shè)置好刀具對工件坐標(biāo)系的偏置值,從而自動建立起工件坐標(biāo)系。在這種情況下,加工程序中就無需再用"G50指令"來建立工件坐標(biāo)系了。

2、加工過程中刀具磨損或破損的自動監(jiān)測、報(bào)警和補(bǔ)償

在沒有安裝對刀儀的機(jī)床上完成磨損值的補(bǔ)償是很麻煩的,需要多次停下機(jī)床對工件的尺寸進(jìn)行手工測量,還要將得到的磨損值手動修改刀補(bǔ)參數(shù)。安裝對刀儀后,這個(gè)問題就簡單多了,特別是安裝HPPA型或HPMA型后更為方便。前者,只要根據(jù)刀具的磨損規(guī)律,干完一定數(shù)量的工件后停下機(jī)床,用對刀儀再進(jìn)行一遍對刀的過程即可;后者,只要在程序中設(shè)定完成多少個(gè)加工循環(huán)后執(zhí)行一次自動對刀,即可完成刀補(bǔ)工作。

對于刀具破損報(bào)警或刀具磨損到一定程度后更換,是根據(jù)刀具允許的磨損量,設(shè)定一個(gè)"門檻值",一旦對刀儀監(jiān)測到的誤差超過門檻值,即認(rèn)為刀具已破損或超過了允許的磨損值,則機(jī)床自動報(bào)警停機(jī),然后強(qiáng)制進(jìn)行刀具的更換。

3、機(jī)床熱變形引起的刀偏值變動量的補(bǔ)償

機(jī)床在工作循環(huán)過程中,產(chǎn)生的各種熱量,導(dǎo)致機(jī)床的變形特別是絲杠的熱伸長,使刀尖位置發(fā)生的變化,其結(jié)果是加工工件的尺寸精度會受到影響。在機(jī)床上安裝對刀儀,上述問題可迎刃而解。無非是把這種由熱變形產(chǎn)生的刀尖位置變化,視為刀具的磨損值,通過對刀儀來測量這種刀具偏置值,即可解決。

對刀儀的使用,減少了機(jī)床的輔助時(shí)間,降低了返工和廢品率,若配合雷尼紹LP2工件測頭一起使用,可顯著提高機(jī)床效率和加工精度。