【數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)及對(duì)刀裝置】

　　功能/作用介紹：

　　本裝置針對(duì)學(xué)生在數(shù)控車削加工訓(xùn)練中面臨的對(duì)刀困難及安全問題而研制，綜合考慮了人身安全、成本、使用方便、藝術(shù)美觀等方面而設(shè)計(jì)了該裝置，可以解決學(xué)生在數(shù)控車床對(duì)刀過程中遇到的一系列問題。通過驗(yàn)證該種對(duì)刀裝置的對(duì)刀精度在X和Z兩個(gè)方向上都為0.1mm范圍內(nèi)，完全符合設(shè)計(jì)和使用要求。并且該對(duì)刀裝置還可延伸作為數(shù)控車床刀架的重復(fù)定位精度和反向間隙精度的檢測(cè)，使用時(shí)非常方便。

　　在數(shù)控車床的加工過程中，對(duì)刀并獲取刀具的X、Z向的偏置補(bǔ)償值，是一個(gè)必須且非常重要的環(huán)節(jié)。

　　對(duì)刀的傳統(tǒng)方式只有兩種，其一，是用數(shù)控車床自帶的自動(dòng)對(duì)刀儀對(duì)刀。其二，是采用開動(dòng)機(jī)床手工試切的方法對(duì)刀。如果要用第一種方法對(duì)刀，那么機(jī)床必須配備自動(dòng)對(duì)刀儀，但是自動(dòng)對(duì)刀儀的價(jià)格是非常昂貴的，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控車床，為降低成本一般不配自動(dòng)對(duì)刀儀，對(duì)于工程訓(xùn)練用的數(shù)控車床更是如此。那么我們就要用第二種方法來對(duì)刀。試切對(duì)刀對(duì)于熟練的操作工來說并不是件難事，但對(duì)于剛剛接觸數(shù)控車床的學(xué)生來說就會(huì)帶來不小的麻煩。雖然老師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)為減少機(jī)床的損壞以及人身事故發(fā)生，會(huì)把對(duì)刀的要領(lǐng)講解得很細(xì)致，但還是很難杜絕個(gè)別學(xué)生的失誤，所以在學(xué)生工程訓(xùn)練中既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的數(shù)控車床對(duì)刀問題是目前急待解決的問題。

　　具體問題有：1、由于學(xué)生訓(xùn)練時(shí)間較短操作不熟練以及緊張或疏忽大意等等會(huì)造成學(xué)生在手工對(duì)刀時(shí)，手搖刀架的速度、方向、位置等控制不準(zhǔn)確，就會(huì)造成撞刀現(xiàn)象。這樣機(jī)床的精度、刀架的精度會(huì)大大降低。為此各個(gè)指導(dǎo)教師都把對(duì)刀的要領(lǐng)講解得非常細(xì)致，但還是難杜絕個(gè)別學(xué)生的失誤。

　　2、由于我們用的數(shù)控車床是前置式、轉(zhuǎn)塔式的刀架，這種刀架剛性很好、裝刀數(shù)量也多，但其體積較大，所以學(xué)生在試切對(duì)刀時(shí)必須要將頭伸進(jìn)機(jī)床的防護(hù)門才能勉強(qiáng)看到刀尖試切的狀況，尤其對(duì)于身材較小的學(xué)生需要伸進(jìn)去更多，由于對(duì)刀時(shí)機(jī)床正在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，一不小心就會(huì)對(duì)學(xué)生的人身安全造成嚴(yán)重危害。所以，學(xué)生在數(shù)控車訓(xùn)練中采用手工試切對(duì)刀，對(duì)于學(xué)生和機(jī)床來說存在著較大的事故隱患。(如下圖所示)

　　通過一段時(shí)間的摸索我們決定自行設(shè)計(jì)制造一種全新的裝置來解決上述問題。

　　如圖所示：

　　設(shè)計(jì)思想：

　　1.裝置的原理是：采用兩個(gè)百分表，將其水平固定在一個(gè)由鋁合金材料制成的殼體內(nèi)，用車刀刀尖與百分表的觸頭接觸并觀察兩個(gè)百分表上的指針讀數(shù)，從而獲取刀具在X、Z向的偏置值。

　　2.同時(shí)還要在對(duì)刀裝置上安裝一個(gè)水平水柱，以保證對(duì)刀裝置在卡盤上處于水平放置。

　　3.另外要更換百分表的觸頭，以增大刀尖與觸頭的接觸面積，節(jié)省對(duì)刀時(shí)間。

　　4.在對(duì)刀裝置的上蓋上設(shè)計(jì)了一個(gè)方孔，以方便調(diào)節(jié)百分表的刻度盤。

　　5.對(duì)刀裝置的外觀要輕巧、美觀。

　　裝置的創(chuàng)新點(diǎn)：這種對(duì)刀裝置在使用時(shí)，

　　1.無需轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床主軸。2.在學(xué)生身體遠(yuǎn)離機(jī)床運(yùn)動(dòng)件的情況下即可完成對(duì)刀。

　　3. 無需對(duì)機(jī)床本身的軟、硬件進(jìn)行任何改動(dòng)。4.外形輕巧、美觀。5.成本小、制造簡(jiǎn)單。

　　具體使用方法如下：

　　對(duì)刀裝置在使用前要進(jìn)行調(diào)試：通過對(duì)百分表盤讀數(shù)調(diào)試對(duì)零，目的是要事先取當(dāng)觸到Z向表頭，指針指向表盤零位時(shí)，觸頭距離卡爪面的長(zhǎng)度以及當(dāng)觸到X向表頭，指針指向表盤零位時(shí)，觸頭距離主軸軸線的直徑長(zhǎng)度。假設(shè)：Z向長(zhǎng)度為142毫米，X向直徑是54毫米。接下來就可以對(duì)刀了。將對(duì)刀裝置裝在三爪卡盤上，通過觀察水平水柱將對(duì)刀裝置水平放置，無需開動(dòng)主軸將刀具刀尖緩緩的靠近百分表觸頭，接觸到Z軸上百分表觸頭時(shí)觀察百分表指針，當(dāng)指針指向預(yù)先調(diào)試好的位置時(shí)，將顯示器上顯示的z向數(shù)值輸入對(duì)應(yīng)的刀具偏置寄存器中，然后再減去(對(duì)刀裝置觸頭對(duì)零時(shí)距離卡爪面的長(zhǎng)度即142毫米與零件毛坯實(shí)際要伸出的長(zhǎng)度的差值如：60毫米)即可，或直接輸入Z82，按顯示器上的測(cè)量鍵也一樣。在測(cè)試X向的偏置值時(shí)方法同上，當(dāng)?shù)都饨佑|到X軸上百分表觸頭時(shí)觀察百分表指針，當(dāng)指針指向預(yù)先調(diào)試好的位置時(shí)，直接輸入X54，然后按顯示器上的測(cè)量鍵，這樣X向的偏置值就被輸入。

　　對(duì)刀裝置的驗(yàn)收檢測(cè)：

　　通過在3臺(tái)數(shù)控車床上重復(fù)測(cè)驗(yàn)，結(jié)果兩個(gè)方向的誤差都不超過0.1mm，也就是說我們?cè)O(shè)計(jì)并制造的對(duì)刀裝置的精度完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　檢測(cè)數(shù)據(jù)如下：

　　機(jī)床編號(hào)手工對(duì)刀數(shù)值

　　X向?qū)Φ秲x對(duì)刀數(shù)值

　　X向手工對(duì)刀數(shù)值

　　Z向?qū)Φ秲x對(duì)刀數(shù)值

　　Z向

　　1號(hào) 96.135 96.189 189.562 189.466

　　8號(hào) 99.368 99.277 192.325 192.391

　　12號(hào) 98.254 98.155 194.889 194.905

　　對(duì)刀裝置的延伸功能：

　　該對(duì)刀裝置還可以作為數(shù)控車床的刀架的重復(fù)定位精度和反向間隙精度的檢測(cè)，因?yàn)槟壳霸跈z測(cè)以上精度時(shí)通常都采用磁力表架和百分表來檢測(cè)，用這種方法會(huì)出現(xiàn)由于表座磁力不夠或表架桿松動(dòng)而使測(cè)量過程產(chǎn)生誤差，另外還要在對(duì)x方向進(jìn)行檢測(cè)后重新調(diào)節(jié)表座以及表?xiàng)U的位置和方向，才能對(duì)z方向進(jìn)行檢測(cè)，所以比較麻煩，而采用該對(duì)刀裝置裝在卡盤上進(jìn)行檢測(cè)就可以避免上述問題，并且能夠做到方便和快捷。

　　結(jié)束語：

　　這個(gè)裝置用于教學(xué)后學(xué)生無需轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床主軸并在身體遠(yuǎn)離機(jī)床運(yùn)動(dòng)件的情況下即可完成對(duì)刀。

　　本裝置于2007年和2009年分別獲得國(guó)家實(shí)用新型和發(fā)明專利，并給一家企業(yè)租用三年。

　　作品名稱：數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)及對(duì)刀裝置

　　完成單位：南京航空航天大學(xué)