经济型数控车床自动对刀设计和实现

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1、经济型数控车床自动对刀设计和实现　　摘要：为了解决经济型数控车床存在的对刀问题，本文借助于一对刀模块，设计了一种自动对刀方法。理论和实验结果表明，该对刀方法，不仅提高了对刀精度和效率，而且具有快速、准确、一致性好和使用方便等优点。关键词：对刀模块自动对刀精度效率一致性中图分类号：TG5文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0067-01目前经济型数控车床对刀一般大都采用机械对刀仪、光学对刀仪、试切法等机械方法对刀，普遍存在以下缺点：一是要依靠人工来测定刀尖的位置，工作可靠性不高，效率低

2、；二是由于操作者技术水平不同，对刀精度一致性差。为此本文设计了一种新型的自动对刀方法，较好地解决了上述问题。1自动对刀的设计与实现1.1自动对刀的工作原理自动对刀是借助于一对刀模块，在相应的对刀程序控制下自动实现对刀。1.2自动对刀的程序设计（如图1）5在设计对刀程序时，首先设定了第一把刀的刀尖基准位置点T1。对刀时，首先通过点动按钮把第一把刀移到对刀模块的附近，假定为图中的A点。程序控制工作过程有以下几点。（1）从A点开始，X向步进电机动作，刀架沿一X向进给，同时步进电机每进给一步，对刀程序不断检测有无“基准位

3、置”信号。若无，继续上述动作。若有，立即停止刀架运动，假设此时的刀具与对刀模块的接触点为图中的B点。在此运动过程中，由于刀架的进给速度较慢，惯量小，因此能立即停止刀架的运动，而不损坏刀具。（2）从对刀模块接触点B开始，让刀架快速沿十X向退回一设定的距离X0，此时刀尖到达图中的C点，即BC=X0，停止刀架的运动。（3）从C点开始，Z向电机动作，刀架沿一Z向运动，同时电机每进给一步，对刀程序不断检测有无“基准位置”信号。若无，继续上述动作。若有立即停止刀架运动，假定此时刀具与对刀模块的接触点为图中的D点。（4）从D点

4、开始，让刀架沿+Z向快速退回一设定的距离Z0，此时到达图1中的T1点，即DT1=Z0。综上所示，对刀程序自动设定了第一把刀的刀尖基准位置点T1。由于各把刀是装在同一刀架上，其拖板的运动是一致的，若将第一把刀的工作过程来定第二把刀，势必导致破坏第一把刀的基准位置。为了解决此问题，采用了下述的工作过程，既能保持第一把刀的基准位置，又能检测它们之间的相对位置差值。这里以第二把刀为例来说明其工作过程。5首先通过调用自动回转刀架子程序，把第二把刀换到前面来，假定此时的第二把刀的刀尖位置点为图1中的T2点。只要能够测出T2点

5、的坐标值，就可得到第二把刀与第一把刀的相对位置的偏差ΔX和ΔZ的大小与方向。程序控制的工作过程如下。（1）从T2点开始，让刀架沿—X向运动，步进电机每进给一步，计数器计数一次，同对刀程序不断检测有无“基准位置”信号。若无，继续上述动作。若有，立即停止刀架的运动，同时计数器的计数工作停止。假设此时的刀具与对刀模块的接触点为图示的E点，此时的计数器内容即为T2E这段距离。（2）从E点开始，刀架沿+X向快速退回FT2这段距离，即FT2=X0，到达图中的F点。接着把第一把刀的基准位置X向坐标值X0与计数器记录的距离T2E

6、相减，则得到第二把刀相对于第一把刀的相对位置偏差ΔX的大小与方向，并存贮在相应的刀具补偿存贮单元中。（3）从F点开始，Z向电机动作，刀架沿—Z向运动，电机每进给一步，计数器计数一次，同时对刀程序不断检测有无“基准位置”信号。若无，继续上述动作。若有立即停止刀架运动，同时计数器的计数工作停止。假定此时的刀具与模块的接触点为图示的D点，计数器的内容即为FD这段距离。5（4）从D点开始，让刀架沿+Z向快速退回计数器记录的距离FD，刀尖重新回到F点。接着把第一把刀的基准位置Z向坐标值Z0与第二把刀的计数器记录的距离FD相

7、减，则得到第二把刀相对于第一把刀的相对位置偏差ΔZ的大小与方向，并存贮在相应的刀具补偿存贮单元中。（5）从F点开始，刀架沿+X向快速退回FT2这段距离，即FT2=ΔX，到达图中的T2点，使刀架重新回到原位。综上所述，对刀程序自动测出了第二把刀相对于第一把刀的相对位置偏差ΔX和ΔZ的大小和方向，并存放于相应地刀具补偿单元中。2对刀精度及其实验分析从上述的对刀控制程序可知，首先设定了第一把刀的基准位置，其它各把刀采用“步进计数”的方法即步进电机每进给一步，计数器计数一次，同时对刀程序不断检测有无“基准位置”信号，一旦

8、检测到此信号，立即停止刀架的运动，同时计数器的计数工作也停止，此时的计数器记录的距离与第一把刀设定的距离相差，则可求出其偏差的大小和方向。因此从理论上说，电接触法自动对刀的对刀精度应该不大于1个脉冲当量，为了验证理论的正确性，作了如下的实验，并进行了分析。对自动对刀方法的重复测量次数和偏差值。以X向步进计数来说明，其电机的脉冲当量为0.0055mm/步。对Z向步进计数与此