加工中心常用工具及使用方法.pdf

加工中心常用工具及使用方法 许玲萍 烟台职业学院 机械工程系 山东 烟台2 6 4 0 2 5 加工中心上常用工具有对刀仪 对刀器 找正器 锁 刀座等 现就其使用方法和注意事项进行如下讨论 1对刀仪 对刀仪用于刀具预调 所以又称为刀具预调测量仪 分为机外对刀仪和机内对刀仪两种 采用机外对刀仪对 刀将不占用机床的 时间 从而可提高 数 控 机 床 的 利 用 率 常见的对刀仪 产品有 机械检测 对刀仪 光屏检测 对刀仪和综合对刀 仪 目前最常用的 是综合对刀仪 如 图1所示 1 1对刀仪的组成 对刀仪一般由刀柄定位机构 测头与测量机构和测 量数据处理装置组成 1 刀柄定位机构刀柄定位机构包括回转精度很 高的主轴 使主轴回转的传动机构 主轴锁紧机构 刀具 拉紧机构 刀柄定位机构与标准刀柄相对应 它是测量的 基准 所以有很高静精度要求 一般都要和机床主轴定位 基准的要求接近 这样才能使测量数据接近在机床上使 用的实际情况 定位机构包括一个回转精度很高 与刀柄锥面接触 面很好 带拉紧刀柄机构的对刀仪主轴 该主轴的轴向尺 寸基准面与机床主轴相同 主轴能高精度回转便于找出 刀具上刀齿的最高点 对刀仪主轴中心线对测量轴Z X 向有很高的平行和垂直度要求 2 测头部分包括测头 传动机构及导轨 测头有 接触式和非接触式两种 接触式测量用百分表 或扭簧 仪 直接接触刀刃的主要测量点 最高点和最大外径点 如图1所示 这种测量方式精度可达0 0 0 2 0 0 1 m m左 右 它比较直观 但容易损伤表头和切削刃刃部 非接触 式主要用光学的方 法 把刀尖投影到 光屏上进行测量 如图2所示 投影 物镜放大倍数有8 1 0 1 5和3 0倍等 由于光屏的质量 测量技巧 视觉误 差等因素 其测量 精度在0 0 0 5 m m左右 这种测量不太直观 但可以综合检 查刀具切削刃质量 3 Z X轴尺寸测量机构用于检出及显示测量结果 Z X轴尺寸测量机构通过带测头部分两个坐标移动 测 得刀刃的切削点处的Z和X轴尺寸 即为刀具的轴向尺 寸和径向尺寸 两轴使用的实测元件有许多种 机械式的 有游标刻线尺 精密丝杠和刻线尺加读数头 电测量的有 光栅数显 感应同步器数显和磁尺数显等 4 测量数据处理装置由于柔性制造技术的发展 对数控机床用刀具的测试数据也需要进行有效管理 因 此在对刀仪上再配置计算机及附属装置 它可存储 输 出 打印刀具预调数据 并与上一级管理计算机 刀具管 理工作站 单元控制器 联网 形成供F M C F M S用的有效 刀具管理系统 1 2数显对刀仪的使用方法 如图3所示 D T J 1 5 4 0型对刀 仪主要包括底座 立柱 主轴 投影屏 及电气系统 底座 为调向移动部件 左 端 放 置 主 轴 部 件 上平面为X向 移动的导轨面 滑 板在水平导轨上移 动 滑板上固定有 1 1 7 机械工程师2 0 0 7年第1 2期 摘要 随着加工中心在数控加工生产线中所起作用的日益增大 加工中心的使用方法和技巧已成为操作数控加工的 一项主要内容 而加工中心常用工具的使用则是其中必不可少的重要环节 文中介绍了加工中心常用工具的使用方法 和注意事项 关键词 加工中心 常用工具 使用方法 中图分类号 T G 6 5 9文献标识码 B文章编号 1 0 0 2 2 3 3 3 2 0 0 7 1 2 0 1 1 7 0 4 光源 立 柱 Z 拉力 滑板X 打算机 打印机I O接口 图2非接触式测量 1 2 3 4 7 5 6 8 9 1 0 1 2 1 1 图3 D T J 1 5 4 0型对刀仪 1 立柱2 手柄3 旋钮4 手轮5 底座 6 手柄7 手轮8 主轴9 手轮 1 0 滚花轮1 1 电气系统1 2 投影屏 N 数控技术 N C T E C H N O L O G Y 立柱及投影屏 滑板移动时通过光栅检测系统可测出刀 具的径向坐标尺寸R 转动手轮4可使滑板左右移动 立柱实现Y向移动 其滑板在垂直导轨上移动 滑板 上固定有投影屏 移动滑板 通过光栅检测系统可测出被 测刀具的轴向坐标尺寸L 逆时针转动手柄2可上下移动 滑板 顺时针转动手柄2可将滑板锁紧 并可旋动旋钮3 使滑板微动 主轴采用高精度密珠轴系 被测刀具安装在主轴锥 孔内 转动手轮7可压紧被测刀具 转动手轮9使刀尖轮 廓清晰地成像在光屏上后 右拨手柄6可将主轴锁紧 使 其位置固定 投影屏用来瞄准被测刀具的刀尖 通过光学系统将 刀尖轮廓放大2 0倍成像于光屏上 可提高瞄准精度 固 定光屏上刻有十字虚线和3 6 0 刻线 旋转分化板上刻有 十字线 游标及R 0 2 m m R 0 4 m m R 0 8 m m R 1 0 m m R 1 5 m m R 2 0 m m R 2 5 m m的圆弧线 转动滚花轮使旋转分化板转 动 可测出刀尖的角度 电气系统分为控制电路及 X Y两坐标光栅数显检测系统 两部分 数显 开关控制数显 表电源的开 闭 影屏光源电路 由面板上设置的 影屏 按钮开 关控制 检测系统部分为两坐 标光栅数显装置 如图4所示 打开对刀仪背面的电源开关 然后打开 数显 开关 将标准对刀心轴锥柄装入主轴锥孔 转动主轴上的手轮 可使主轴转动 右拨手柄可使主轴锁紧 1 校准零点 打开数显表后面板上的电源开关 数显表亮 仪表进 行自检 自检完成后 数显表显示0 0 0 0进入工作状态 移动X坐标 使标准对刀心轴侧面的钢球顶点与光 屏的直线相切 按数显表上的X键 再按数字键 输入标 准对刀心轴上所刻D值 直径值 的一半 此时X坐标的 指示灯D应不亮 则测出的是半径值 若此时指示灯亮 应按一下R D键 按E N T E R键 使输入值进入存储器 移动Y坐标 使标准对刀心轴顶端钢球的顶点与光 屏的水平线相切 按Y键 再按数字键 输入标准对刀心 轴所刻的L值 长度值 按E N T E R键 使输入值进入存 储器 零点校对完成后 取出标准对刀心轴 放入箱中 2 被测刀具X Y坐标尺寸的测量 将被测刀具的锥部擦净后 插入主轴锥孔 转动手轮 将刀具锁紧 移动坐标 使被测刀具的最高点和最右端点 分别对准光屏的水平及垂直刻线 此时数显表显示的X Y值即为被测刀具刃口的半径值和轴向长度值 3 刀尖投影角度测量 需要测量刀尖角度时 转动滚花轮 使光屏上的十字 线与刀尖的一边重合 如图5所示 通过滚花轮及游标的 角度线读出一角度值 再转动滚花轮 使同一条线与刀尖 的另一边重合 再读出一角度 值 两次读数之差即为刀尖角 度值 1 3使用对刀仪应注意的问题 1 每台对刀仪都随机带 有一件标准的对刀心轴 使用 前要用标准对刀心轴进行校准 要妥善保护使其不锈蚀 和受外力变形 每次使用前要对Y轴和X轴尺寸进行校 准和标定 2 对刀仪零点校正好后 断电再开机仍保留原置入 数 因此 断电后不能移动坐标 以避免造成测量错误 即 使断电后未移动坐标 为了确保测量的准确无误 每次开 机时也需校对一次零点 3 静态测量的刀具尺寸与实际加工出的尺寸之间 有一差值 影响这一差值的因素很多 因此在仪器上测量 好尺寸的刀具仍需要在机床上进行试切 找出测量值与 加工后工件的实际尺寸间的变化规律 积累经验 以便进 行修正 对刀时要考虑一个修正量 这要由操作者的经验 来预选 一般要偏大0 0 1 0 0 5 m m 2对刀器 对刀器是用于测定刀具与工件的相对位置的 是加 工中心加工过程中必须使用的仪器 它与对刀仪不同 对 刀仪解决刀具几何尺寸的测量 包括尺寸调整 用于刀 具安装在机床上之前 对刀器解决刀具的对刀 即在机床 坐标系内确定刀具刃口与工件被加工表面的位置关系 用于刀具安装在机床上以后 对于安装在同一台加工中心上的一批刀具 如果在 对刀仪上完成了全部刀具尺寸的测量 只要用一把刀具 在机床上进行对刀就可以通过刀具尺寸的换算 确定其 余刀具的对刀结果 不必再进行逐一的对刀 而对于安装 在加工中心上的刀具 无论其具体的尺寸是否经过测量 只要在机床上进行了对刀 就可以直接用于数控加工 即 对刀器可以替代对刀仪 对刀仪可减少对刀器的使用次 数 对刀器用于单件 小批量的生产环境中 如模具制造 业中 而对刀仪用于大批量的生产环境中 在现代加工中心上对刀器 与寻边器常常集成在一起 加 工中心上常用的对刀器是对刀 量块和电子式对刀器 对刀量 块实际上就是由淬火钢 硬质 合金或陶瓷材料制成的量块 使用时将它放在对刀面上 刀 具和对刀量块对齐 以此来确 定刀具相对于工件的位置 电 子式对刀器的外部是一个量 块 内部装有电子感应电路 当刀具和电子式对刀器接触 时 其上的指示灯亮 它的工作过程如图6所示 2 1自动对刀器 自动对刀器的功能 1 快速测量 修正刀具长度和 1 1 8 机械工程师2 0 0 7年第1 2期 图4开关面板图 图5刀尖投影角度测量 Z 1 0 0 0 Z 0 G 9 2 指示灯 图6电子式对刀器 N 数控技术 N C T E C H N O L O G Y 数显 D I G I T 影屏 S C R E E N 风屏 F A N O N O F F O N O F F O N O F F 图1 0锁刀座 直径偏置值 快速 自动地测量与修正转塔刀架或刀库内 的全部刀具 避免了手工对刀的人为介入误差 2 保证 首件的准确尺寸精度进行刀具折断检测 防止产生废品 缩短机床辅助时间 提高生产率 1 E T C 1 M型电子对刀器 如图7所示的E T C 1 M型电子对 刀器是立式加工中心等各种立式 数控机床最常用的高精度对刀 器 它主要用于在加工中心机床 上直接进行刀具的长度对刀 这 种对刀器采用三种灯光和蜂鸣指 示其状态 对刀过程由操作者直 接控制 简单 快速 由于采用 1 0 0毫米的固定标定值和可充电的内部电源 免除了用 户调整对刀标定值和更换电源的麻烦 采用这种对刀器 可以实现单人 远距离 高精度的快速对刀 对刀器的标定高度值 红灯亮 蜂鸣声 1 0 0 0 0 0 0 2 5 m m 对刀器绿灯亮高度 1 0 1 0 0 1 m m 对刀器黄灯 亮高度 1 0 0 2 0 1 m m 2 E T C 1 M 2 M型对刀器的使用方法 将机床控 制方式转换为手动方式 使用手轮控制机床主轴移动 使 刀具端刃位于对刀器顶面上方 降低主轴移动速度倍 率 1 0 0档 使主轴下降 刀具端刃缓慢压住对刀器顶 面并向下移动 当对刀器的绿灯亮时停止移动 再次降 低主轴移动速度倍率 1 0档 使主轴下降 对刀器顶面 向下移动 当对刀器的黄灯闪亮时停止移动 将主轴移 动速度倍率调至最低 1档 使主轴下降 对刀器顶面 向下移动 当对刀器的红灯亮 蜂鸣器鸣叫时停止移动 反向缓慢提升主轴 当对刀器的红灯刚好熄灭 黄灯闪 亮时停止移动 控制主轴以最小的步距单步下降 当对 刀器的红灯再次明亮 蜂鸣器鸣叫时停止移动 记录此时 数控系统对应的坐标值 确定该刀具的长度补偿值 3 注意事项 在使用自动对刀器时 主轴不需要转动 但一定要使 用手轮来移动主轴 而且要求逐渐降低移动速度倍率 按 1 0 0档 1 0档 1档的顺序使刀具端刃压下对刀 器顶面 当反向提升主轴 红灯灭黄灯亮后 控制主轴 以 1档进给倍率 要一格一格地转动手轮 使主轴再次 缓慢下降 直到红灯再次点亮 操作过程中要特别细心 2 2寻边器 寻 边 器 的 作用是确定 工 件在机床 上 的 位置 即确定工 作坐标系 寻边 器有偏心 式 和 光电式等类型 如图8所示 其中以光电式较为常用 1 光电式寻边器的使用 光电式寻边器的测头一般为 1 0 m m的钢球 用弹 簧拉紧在光电式寻边器的测杆上 碰到工件时可以退 让 并将电路导通 发光二极管亮 发出光讯号 通过光 电式寻边器的指示和机床坐标位置即可得到被测表面 的坐标位置 光电式寻边器的使用以下面对刀实例说明 将工 件通过夹具装在机床工作台上 装夹时 工件的四个侧面 都应留出寻边器的测量位置 快速移动工作台和主轴 让寻边器测头靠近工件的左侧 改用手轮进行微调操 作 让测头慢慢接触到工件左侧 直到寻边器发光 记下 此时机床坐标系中的X1坐标值 抬起寻边器至工件上 表面之上 快速移动工作台和主轴 让测头靠近工件右 侧 改用手轮进行微调操作 让测头慢慢接触到工件左 侧 直到寻边器发光 记下此时机械坐标系中的X2坐标 值 若测头直径为 1 0 m m 则工件长度为X2 X1 1 0 据 此可得工件坐标系原点 假设设在工件的对称中心 在机 床坐标系中的X坐标值为 X1 X2 2 同理可测得工件 坐标系原点在机械坐标系中的Y坐标值 2 注意事项 对刀过程中 光电式寻边器不需要 转动 为了提高光电式寻边器的对刀精度 可以通过改 变微调进给量来实现 使用寻边器对刀时需小心谨慎 操作 进给倍率由 1 0 0档 1 0档 1档 使寻边器慢 慢靠近工件侧面 尤其要注意移动方向 避免发生碰撞危 险 光电式寻边器使用完毕 要将电池取出存放 3找正器 找正器有机械式 及电子式两种 电子式 找正器有内置电池 当 其找正球接触到工件 时 发光二极管亮 其 重复找正精度在2 m 以内 它的工作过程如 图9所示 找正器可以测量 孔径和坐标 测量直 径 测量槽宽 测量宽 度和台阶高度等 4锁刀座 在加工零件的过程中 当刀具破损或需要重新装夹 刀具时 经常要用到锁刀座 如图1 0所示 锁刀座是辅助 刀柄更换刀具使用 用于放置数控刀柄等机床工具的 可 使操作者轻松完成刀具的夹紧 避免在主轴上锁刀 影响 主轴精度 还可以避免刀柄磕碰损坏等 锁刀座操作简单 刀轴容易固 定 可选择垂直或水平刀座 来配 合不同刀具之夹持使用 方便刀柄 锁紧或松开刀具 不需要再调整角 度即可使用 当刀柄中要装入刀具时 一般 情况下先把刀柄放在锁刀座上 注 图7 E T C 1 M型 电子对刀器 图8寻边器 a 机械偏心式寻边器 b 电子式寻边器 两节五号电池 1 6 1 0 L E D 图9找正器 1 1 9 机械工程师2 0 0 7年第1 2期 N 数控技术 N C T E C H N O L O G Y R 7 0 2 5 2 0 3 5 7 6 8 图2椭球形喷嘴加工时的夹具 意将锁刀座上的键对准刀柄上的键槽 使刀柄无法转动 然后再用扳手锁紧螺母 5在线测量系统 在一些高档的加工中心上或加工零件的尺寸精度要求 很高时 要用到在线测量系统 采用测量系统有利于提高生 产效率 控制产品质量 降低生产成本 提高企业竞争力 在线测量系统是由红外通讯触发测头 光电信号传输 装置 测量软件等组成 其应用如下 在加工之前 对工件 工装实现自动定位测量 自动建立工件坐标系 对工件尺寸 进行自动检测 在加工过程中 对工件关键尺寸和形状进 行自动检测 自动修正刀具补偿值 加工超差报警 加工结 束后 对工件尺寸和形状的自动检测 加工超差报警 总之 只有在熟练使用上述工具的基础上 才能更好 地发挥加工中心的高精度 高效率等特点 加工出合格的 产品来 参考文献 1 王荣兴 加工中心培训教程 M 北京 机械工业出版社 2 0 0 6 2 韩鸿鸾 数控铣工加工中心操作工 中级 M 北京 机械工业 出版社 2 0 0 6 编辑 昊天 作者简介 许玲萍 1 9 6 5 女 副教授 工程硕士 研究方向为数字化 设计与制造 数控加工技术 收稿日期 2 0 0 7 1 0 0 8 椭球形喷嘴的数控加工 席永忠 1 李斌 1 师建强 2 赵平 3 1 哈尔滨西岗齿轮机械有限公司 哈尔滨1 5 0 4 0 0 2 中冶陕压重工设备有限公司 陕西 富平7 1 1 7 1 1 3 哈尔滨理工大学 机械动力工程学院 哈尔滨1 5 0 0 8 0 1椭球形喷嘴夹具和刀具的设计 1 1零件分析 图1为 椭 球 形 喷 嘴 椭 球 面 长 半 轴 长 6 2 m m 短半轴长4 0 m m 工件虽然不复杂但加工 起来难 加工难点在于 1 加工的是内侧椭球 面这需要刀尖冲外由里 向外加工 2 由于工件 的特点是断续切削 这 样刀损坏相当大 所以 选择刀具很重要 3 工 件材料是不锈钢容易粘刀 1 2夹具设计 加工零件是内侧椭球面 所以选椭圆的中心为加工回 转中心和夹具回转中心 根据加工零件的大小 可以把四 个工件放在同一圆周上同时加工 这样不但可以提高生产 效率 更重要的是可以减小断续切削的冲击 提高刀具的 使用寿命 特别注意的是4个长方体孔中心一定要把圆周 4等分 这样才能使加工出来的工件相同 图2为加工椭球 面的夹具图 是根据要加工零件的实际大小设计的 夹具的材料选用4 5钢 制