一种应用于数控铣 削的自动对刀仪
2021-5-17 来源：天津中德应用技术大学 作者： 王丽娜
摘 要: 为了实现数控铣削时快速换刀，缩短辅助加工时间，减少工件装夹次数，保证加工精度与效率，设计了一种应用于数控铣削的自动对刀仪。介绍了这一自动对刀仪的结构和使用方法。这一自动
对刀仪取材简单，制作方便，实用效果良好。
关键词: 数控铣削 对刀仪 设计
1、设计背景
数控铣削加工使用加工中心［1］，加工中心中的刀具库保证机床切削时能够快速换刀，减少辅助加工时间，同时能够减少工件的装夹次数，保证加工精度与效率。刀具库中的每一把刀具，其结构、尺寸都不相同，只有预先在数控系统中设置好每把刀具的长度和直径方向的补偿值，才能使数控编程简单化。为此，测量每把刀具的补偿值，是正确使用加工中心的基本工作，这项工作称为对刀。近年来，随着科学技术的发展，机械产品日趋精密，需要机床具有较强的适应能力。在数控铣削中对工件采用试切法或对刀块进行对刀时，经常出现因操作设备不熟练而导致撞刀、损坏对刀块的情况。此外，若采用试切法对刀，则虽然方法简单，但是会在工件上留下痕迹，对刀精度较低，仅仅适用于工件粗加工时的对刀。采用手动法对刀，误差较大，对于频繁换刀的小批量生产工件，会增加工时，使加工效率偏低，不利于自动化加工，也使加工中心的优势难以发挥。对此，笔者设计了一种应用于数控铣削的自动对刀仪［2 － 3］，有效避免手动对刀造成的断刀、精度低等问题，并且大幅提高加工效率。
2、对刀仪的作用
在工件的加工过程中，工件装卸、刀具调整等辅助时间在加工周期中占相当大的比例［5］。其中，刀具的调整既费时费力，又不易准确，而且还需要试切。有统计资料表明，一个工件的加工，纯机动时间大约只占总时间的 55% ，装夹和对刀等辅助时间占 45% 。因此，对刀仪显示出极大的优越性。若使用自动对刀仪，则校对标准刀具后，其它刀具相对于标准刀具的尺寸偏差会自动修正，得到各把刀具的位置补偿值，可以有效提高加工精度，减少断刀数量、毛坯废料，避免对刀块损坏，进而有效提高加工效率，降低生产成本［6 － 8］。
如何使对刀仪有效满足铣刀的校准、测量，并且具有成本低廉、不易磨损的特点，是设计自动对刀仪的技术难点［9］。笔者设计了一种结构精巧、实用效果好、使用寿命长、成本低廉的接触式自动对刀仪，专门应用于数控铣削［10］。这一自动对刀仪相比市场中的对刀仪，
取材简单，制作容易，造价低廉，实用效果较好。
3、自动对刀仪结构
应用于数控铣削的自动对刀仪的结构如图 1 所示，对刀刀具如图 2 所示。
图 1 自动对刀仪结构
图 2 对刀刀具
4、自动对刀仪使用方法
在实际使用自动对刀仪时，设置工件零点，将基准刀具移动至自动对刀仪正上方，并向下移动压至至对刀凸台，发光二极管显示灯点亮。设定机床显示屏Z向坐标为零，基准刀具长度补偿值为零。使用对刀刀具对刀时，将对刀刀具对正对刀凸台，移动机床 Z 轴，使对刀刀具向下至发光二极管显示灯点亮。通过设定宏程序对比基准刀具与对刀刀具的刀长差，由信号传输装置写入机床得到对应的对刀刀具位置补偿值。
对刀的目的是建立工件坐标系，简单而言，就是确立工件在加工中心工作台中的位置，求出对刀点在工作台坐标系中的坐标。采用立式加工中心时，在加工前要选择对刀点。对刀点指刀具相对于工件运动的起点，既可以设置在工件上，如工件上的设计基准或定位基准，也可以设置为夹具或工作台上的某一点，前提是该点必须与工件定位基准保持一定精度的尺寸关系。笔者设计的自动对刀仪是一种机床内部对刀仪，可自动检测刀具长度，测量完成后直接反馈至机床。
5、 结束语
笔者设计了应用于数控铣削的自动对刀仪，结合加工中心的特性，可以自动实现数控加工前的对刀，提高生产率，降低加工成本。另一方面，这一自动对刀仪可以提供最小且没有侧向扭转的测量力，即使对于最敏感且直径最小的刀具，也可以实现高精度测量。
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