数控机床使用的自动对刀仪的设计

　　在数控加工中，工件坐标系确定后，还必须确定刀具在工件坐标系中的位置，即刀具对中。目前，数控机床之前的刀具大多是手动切割、手动控制，所以准备时间长，刀具精度不稳定。本文增加了一个相对独立的自动对刀程序模块，实现了简单的自动对刀控制。

　　1、自动对刀系统及其实现机理

　　自动对刀系统由对刀控制装置和自动对刀仪组成，与机床数控系统一起使用。对刀工作原理为连续自动收刀方式。这个过程处于编辑状态,键盘设置指令发送工具,这是识别和处理的工具设置控制装置,然后传送到指定的驱动装置的机床的数控系统控制的自动定位和优势寻求运动对标准工具的表面设置工具栏。时工具提示触摸表面的工具栏,高水平的传感器产生一个负跳过工具提示,和信号发送到工具设置控制装置引起的中断程序控制机床的数控系统伺服机制停止移动。计算机提取出轴对刀基准点坐标数据后，及时后退一定距离。然后继续沿另一个坐标方向进行定位找边运动，再次中断并记录该轴对刀参考点的坐标数据，计算后作为预设工件坐标系的零点。找边、定位、对刀流程图如图2所示:

　　自动对刀仪

　　自动对刀仪标准对刀杆是刀具尺寸基准的敏感元件，由芯轴、绝缘体套和对刀环组成。根据车削、镗削和铣削的不同切削方式，刀环的结构应采用不同的设计。

　　1.数控车床对刀仪

应充分考虑车刀的多样性和测量误差对加工精度的影响。因此，刀环被设计为四个测量表面，包括外圆、内孔和内外锥（图3）。用于测量外车刀、内车刀和端车刀的切削点位置。操作这个工具很方便。首先，通过点动将车刀移到对刀环外圆附近，然后直接启动自动对刀程序，刀具自动移动。在开环数控车床上使用对刀仪时，应考虑消除传动间隙所产生的对刀误差。为此可在流程图中插人消隙过程，即当刀具按照指定要求后退x以后，再让其沿X轴前进一个Or的距离(Ax<<xr), 然后执行下一步流程。

　　2.加工中心用对刀仪

　　需要镗铣加工的零件，特别是孔类零件，其对刀方式通常是利用已加工的定位孔或基准线、面作为定位基准。批量生产中，工件采用夹具进行定位安装，常用的定位方式是“一面两销”或“两面一销"方式。以立式数控铣床为例，夹具在Z坐标的位置基本上是通过加工程序来确定的，因此，只要在XY平面上找到定位块的定位基准坐标后，将对刀取得的基准点坐标数据经一定计算后作为预设工件坐标系的原点(用G54 等指令确定)即可。所示的是针对“两面一销"定位形式的夹具对刀方法。其寻边方式是:先用基准直径为D的标准对刀棒找到X向定位块的右边界，记下此时X 轴坐标值xo，在保持Y坐标不变的情况下按X方向后退一个给定值x”，然后沿Y轴向下寻边找到Y坐标定位销的上边界，记下此时Y轴坐标值Yo,则(0，0)=(x0-D/2,y0-D/2)即为确定的工件坐标系原点。该种对刀棒的传感元件仅需一个外圆测量表面，用于对线面一类的定位元件进行位置测量。

　　三、自动对刀仪定位精度分析

　　从理论上讲，自动对刀仪由于采用电信号位置检测，可以将对刀误差控制在一步之内(0.005-0.01mm)。但实际上，测量精度并不完全取决于匹配的数控系统的分辨率，还与机床的传动系统误差和刀架的几何形状、加工精度和装配质量等因素有关。对于机床传动误差(主要指车床的开环控制系统)，可以通过软件控制消除机床传动间隙的影响;在按标准设计和制造刀杆的过程中，应充分考虑测量精度的要求，严格控制加工和装配误差，以保证刀具的精度。