JIC35導(dǎo)讀：采用數(shù)控刨床加工平面和簡單的零件時(shí)，通常不存在刀具的定位和刀具磨損的補(bǔ)償問題，但當(dāng)用來加工截面輪廓線是復(fù)雜曲線的零件時(shí)，刀尖相對(duì)于工件的起始位置直接影響工件的加工精度。一般的數(shù)控車床的刀具補(bǔ)償是測量后輸入的和直接試切工件表面后經(jīng)計(jì)算后輸入兩種常用的。

由于工件尺寸大、余量大，粗精加工經(jīng)常又是在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，粗精加工要使用不同的刀具，刀具崩刃現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因此既使加工同一個(gè)工件，刀具有時(shí)也需要多次更換。每一次裝換刀，都要求刀具的刀尖位于同一起始位置。另外，用同一把刀加工多個(gè)工件或一個(gè)大型工件，在加工過程中刀具的磨損有時(shí)也會(huì)超過允許的程度，不進(jìn)行刀具磨損的補(bǔ)償，工件的尺寸會(huì)出現(xiàn)超差。

要實(shí)現(xiàn)工件的高精度加工，刀具的定位和刀具磨損的補(bǔ)償問題必需得到很好的解決。一般數(shù)控刨床在刀具初裝和更換后的定位問題通常有兩種解決方法：一是試切法；二是用對(duì)刀塊調(diào)整法。但兩個(gè)方法不是精度差，就是操作不方便。刀具的磨損補(bǔ)償，通常是在知道刀具磨損量的情況下才能進(jìn)行，但刀具磨損的在線檢測本身就是一個(gè)不好實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜的問題。為此，研究了結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的自動(dòng)對(duì)刀和刀具磨損自動(dòng)補(bǔ)償裝置。

圖1對(duì)刀和刀具磨損補(bǔ)償裝置

圖2對(duì)刀信號(hào)檢測電路

1裝置的結(jié)構(gòu)圖1所示就是作者設(shè)計(jì)的數(shù)控刨床自動(dòng)對(duì)刀和刀具磨損自動(dòng)補(bǔ)償裝置。該裝置的結(jié)構(gòu)非常簡單，由對(duì)刀塊、絕緣體和底座三部分組成。整個(gè)裝置由底座通過螺釘固定在工作臺(tái)上。對(duì)刀裝置與工作臺(tái)一起通過X向的伺服電機(jī)做水平方向的移動(dòng)，刀具由Z向伺服電機(jī)控制做上下移動(dòng)。對(duì)刀塊和底座各有一個(gè)接線端，兩者之間由絕緣體來絕緣。對(duì)刀塊的凹槽由兩個(gè)斜面和一個(gè)平面組成，稱為對(duì)刀斜面和對(duì)刀底面。其中對(duì)刀底面與工作臺(tái)的臺(tái)面平行，對(duì)刀斜面與刨刀的前后移動(dòng)方向平行。為了保證對(duì)刀的精度，對(duì)刀塊的斜面和底面都要求有較高的平面度和低的粗糙度。

對(duì)刀信號(hào)檢測電路，如圖2示。它主要由一個(gè)光電耦合器件和兩個(gè)限流電阻組成。對(duì)刀塊上的兩條信號(hào)輸出線作為輸入信號(hào)分別接信號(hào)檢測電路的兩個(gè)輸入端，形成一個(gè)開關(guān)電路，輸出信號(hào)接數(shù)控系統(tǒng)的并行接口8155。從電路上看，在圖1中由于底座通過工作臺(tái)、床身與刀具相連，接線端2也就與刀尖相連。當(dāng)?shù)都馀c任一對(duì)刀面接觸時(shí)，信號(hào)檢測電路光藕器的發(fā)光二極管會(huì)導(dǎo)通、發(fā)光,光敏三極管亦導(dǎo)通,輸出端電平會(huì)由高變低。當(dāng)?shù)都怆x開對(duì)刀面后,發(fā)光二極管的通路被關(guān)斷，發(fā)光停止，輸出端又恢復(fù)為高電平。這個(gè)信號(hào)作為數(shù)控系統(tǒng)的輸入信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入信號(hào)電平的高低判斷刀尖與對(duì)刀塊是否接觸。

2對(duì)刀方法對(duì)刀就是在裝刀和換刀時(shí)，通過對(duì)刀具位置的調(diào)整使其刀尖置于相對(duì)于工件某一確定的空間位置（對(duì)刀原點(diǎn)）。如果工件安裝在工作臺(tái)上的位置確定，那么只要刀尖相對(duì)工作臺(tái)的位置確定，刀尖相對(duì)于工件的位置也就確定。因此通過調(diào)整刀具相對(duì)于工作臺(tái)的位置同樣可以達(dá)到對(duì)刀的目的。刨床的對(duì)刀，要求在兩個(gè)方位上確定刀尖的位置，一是垂直方位，另一個(gè)是水平方位。對(duì)于圖1所示的對(duì)刀裝置來說，刀尖垂直方位由刀尖相對(duì)于對(duì)刀底面的位置來確定，水平方位由刀尖相對(duì)于兩對(duì)刀斜面的位置來確定。對(duì)刀的過程就是用刀尖尋找對(duì)刀底面之上和對(duì)刀斜面之間某一中點(diǎn)的問題。

設(shè)對(duì)刀原點(diǎn)在對(duì)刀塊兩對(duì)刀斜面中間上方的20mm處，對(duì)刀方法如下：首先控制工作臺(tái)和刀具移動(dòng)，使刀具處于對(duì)刀底面的上方（高度不限）；控制刀具下移，并在下移過程中，每向下走一步，檢測一次刀尖和底對(duì)刀面是否接觸。當(dāng)檢測到刀尖接觸對(duì)刀面的信號(hào)時(shí),控制刀具停止下移，將Z坐標(biāo)值清零，然后控制刀具向上移5mm；控制工作臺(tái)左移，使右對(duì)刀斜面移向刀具，當(dāng)檢測到刀尖接觸右對(duì)刀斜面時(shí),工作臺(tái)停止移動(dòng)，X坐標(biāo)值清零；控制工作臺(tái)反方向移動(dòng)，同時(shí)，記錄沿此方向的位移量L。當(dāng)檢測到刀頭接觸到左對(duì)刀斜面時(shí),工作臺(tái)停止移動(dòng)?？刂乒ぷ髋_(tái)左移至兩側(cè)對(duì)刀面的中間位置（即L/2處）?？刂频毒呱弦?5mm,將X、Z兩個(gè)坐標(biāo)值清零。此時(shí)刀尖所在的位置即是設(shè)定的對(duì)刀原點(diǎn)。在以上的六個(gè)步驟中，*步要用數(shù)控系統(tǒng)的手動(dòng)功能來完成，其他的步驟要設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)刀程序來自動(dòng)完成。