Точний метод вирівнювання інструменту для токарних верстатів з ЧПУ!

Ця стаття є дуже практичною. По-перше, він представляє принцип і метод вирівнювання інструменту, який зазвичай використовується в токарних верстатах з ЧПК; Потім було представлено чотири методи ручного пробного різання та вирівнювання інструменту для токарної системи з ЧПК Huazhong Century Star; Щоб підвищити точність вирівнювання інструменту, був розроблений автоматичний метод пробного різання, керований програмою, на основі ідеї «автоматичне пробне різання → вимірювання → компенсація помилок», а також узагальнено та представлено чотири точні методи вирівнювання інструменту.
Принцип і підхід до вирівнювання інструменту пробного різання токарного верстата з ЧПУ
Глибоке розуміння принципу вирівнювання інструменту токарних верстатів з ЧПК має керівне значення для операторів, щоб підтримувати чітке мислення про вирівнювання інструменту, вміло оволодівати операціями вирівнювання інструменту та пропонувати нові методи вирівнювання інструменту. Суть центрування інструменту полягає у визначенні положення початкової точки програми системи координат заготовки, яка змінюється при програмуванні в єдиній системі координат верстата. Основним завданням вирівнювання інструменту є отримання координат верстата початкової точки програми опорного інструменту та визначення зміщення інструменту нееталонного інструменту відносно контрольного інструменту.
Ця стаття укладає таку згоду, щоб пояснити принцип і ідею методу пробного різання для вирівнювання інструменту: використання системи токарної обробки типу Huazhong Century Star HNC-21T (номер прикладного програмного забезпечення версії 5.30); Встановіть систему координат заготовки за допомогою команди G92 з центром правого торця заготовки в якості початкової точки програми; Програмування діаметра, координати заготовки початкової точки H програми (100, 50); На тримачі інструменту встановлено чотири ножі: перший ніж — це ніж для грубого точіння за зовнішнім колом на 90 градусів, другий ніж — це ніж для точіння з зовнішнім колом на 90 градусів, третій — для різання, а четвертий — трикутний різьбовий ніж під кутом 60 градусів (усі приклади, наведені в тексті, однакові).
Як показано на малюнку 1, еталонний інструмент вирівнюється відповідно до ідеї «ручного різання зовнішнього кола та торцевої поверхні заготовки, запису машинних координат X і Z пробної точки різання А, що відображається на ЕПТ, а потім висування машинні координати початку програми O, і, нарешті, виштовхування машинних координат початку програми H.». За співвідношенням між верстатними координатами точки А і точки О: XO=XA - Φ d. ZO=ZA, можна отримати машинну координату початку програми O. На основі координат деталі H відносно точки O як (100,50), координати верстата H точки H остаточно виводяться таким чином: XH=100- Φ d. ZH=ZA+50. Встановлена ​​таким чином система координат заготовки базується на положенні базової вершини інструмента.

Рисунок 1. Принципова схема ручного пробного різання та вирівнювання інструменту
Як показано на малюнку 2, завдяки різному розширенню та положенню кожного тримача інструменту в напрямках X і Z, коли нестандартний інструмент повертається в положення обробки, положення В наконечника інструмента зміщується відносно точки А, а раніше встановлена ​​система координат заготовки більше не застосовується. Крім того, кожен інструмент також зазнає різного ступеня зносу під час використання, тому необхідно компенсувати зміщення інструменту та значення зносу кожного інструменту. Основний принцип отримання зсуву кожного інструменту полягає в тому, що кожен інструмент вирівнюється з певною опорною точкою на заготовці (наприклад, точкою A або точкою O на малюнку 1). Через різні координати машини, що відображаються на ЕПТ, координати машини нереферентного інструменту в цій точці обчислюються вручну або віднімаються з машинних координат еталонного інструменту в тій самій точці за допомогою розрахунку системного програмного забезпечення, щоб отримати зміщення інструменту кожного нееталонного інструменту. довідковий інструмент.

Рисунок 2 Зміщення інструменту та компенсація зносу
Через різні фактори точність ручного пробного вирівнювання ріжучого інструменту дуже обмежена, і цей етап вирівнювання інструменту називається грубим вирівнюванням інструменту. Для отримання більш точних результатів, як показано на малюнку 3, розроблена проста автоматична програма пробного різання в межах діапазону припуску на обробку деталі перед обробкою. Завдяки ідеї «автоматичного пробного різання → вимірювання → компенсація помилки» початкова позиція програми еталонного інструменту та зміщення інструменту нетестового інструменту неодноразово коригуються, так що похибка між значенням інструкції обробки програми та фактичним вимірюванням значення відповідає вимогам точності. Цей етап вирівнювання інструменту називається точним вирівнюванням інструменту.
Оскільки гарантія того, що початкова точка програми еталонного інструменту знаходиться в точному положенні, є необхідною умовою для отримання точного корекції нееталонного інструменту, перше, як правило, коригується перед тим, як виправляється останнє.
Беручи до уваги вирівнювання інструменту на цих двох етапах, основний операційний процес методу пробного різання виглядає наступним чином: пробне різання вручну еталонним інструментом для отримання координат верстата опорної точки вирівнювання інструменту → обчислення вручну або автоматичне отримання зміщення інструменту для кожного нееталонного інструменту → контрольний інструмент знаходиться в приблизному початковому положенні програми → контрольний інструмент регулюється за допомогою програми пробного різання, і після вимірювання розміру тримач інструменту переміщується крок за кроком або спосіб MDI для компенсації помилок, Виправте положення початкової точки програми → Повторно викликайте пробну програму різання для нееталонного інструменту та виправте корекцію інструмента на основі початкового корекції інструменту → Еталонний інструмент залишається на точна початкова точка програми.

Малюнок 3. Схематична діаграма пробного різання кількома лезами та вирівнювання інструменту
Короткий опис двох грубих методів вирівнювання ножа
Підготовча робота для вирівнювання інструменту однакова для кожного з наступних методів: натисніть клавішу F2 у підменю системної функції MDI, щоб увійти в таблицю відхилень інструменту; Використовуйте клавіші ▲ та , щоб перемістити синю світлову смугу у відповідне положення зміщення інструменту для кожного ножа, і натисніть клавішу F5; Змініть дані корекції X і Z для номерів корекції інструмента # 0000, # 0001, # 0002, # 0003 і # 0004 на нуль, а потім натисніть клавішу F5.
1. Виберіть опорний інструмент як стандартний інструмент і автоматично встановіть метод корекції інструменту
Як показано на малюнках 1 і 4, кроки для вирівнювання інструменту такі:
1) Використовуйте клавіші ▲ та , щоб перемістити синю яскраву смужку, щоб вирівняти її з положенням відхилення інструменту # 0002 другого контрольного інструменту. Натисніть клавішу F5, щоб встановити другий інструмент як стандартний інструмент, і рядок перетвориться на червону яскраву смугу.
2) Використовуйте еталонний ніж, щоб розрізати праву торцеву поверхню заготовки та запишіть Z-координату верстата точки різання A; Спробуйте вирізати зовнішнє коло заготовки, запишіть координату X точки A, зупиніть машину після втягування інструменту та виміряйте зовнішній діаметр сегмента різаного валу Φ D.
3) Еталонний ніж повертається в точку А за допомогою «поштовху+крок» відповідно до записаного значення та вносить стовпці пробного діаметра різання та пробної довжини різання в таблицю відхилення інструменту окремо Φ D і нуль.
4) Втягніть інструмент, виберіть номер інструменту, відмінний від базового, і змініть інструмент вручну. Вирівняйте наконечники інструментів кожного нестандартного інструменту з точкою A за допомогою методу «поштовх + крок» під час обертання шпинделя, а потім введіть їх у стовпець пробного діаметра різання та стовпець пробної довжини різання відповідного числа відхилення інструменту Φ D та нуля. , зсуви інструментів для кожного інструменту, що не є еталонним інструментом, автоматично відображатимуться в стовпцях зміщення X і Z.
5) Після того, як тестовий ніж повернеться в точку A, MDI запускає "G91 G00/або G01 X [100]"- Φ D] Z50, помістіть його у початкову позицію програми.

Малюнок 4: Схематична діаграма автоматичного налаштування корекції інструменту для еталонних ножів
2. Встановіть координату опорного інструменту на нуль у контрольній точці вирівнювання інструменту та автоматично відобразіть метод корекції інструменту
Як показано на малюнках 1 і 5, кроки для вирівнювання інструменту такі:
1) Те саме, що крок (2) вище.
2) Еталонний ніж повертається до пробної точки різання A за допомогою методу «біг + крок» відповідно до записаного значення.
3) Натисніть F1, щоб «нуль осі X» і F2, щоб «нуль осі Z» на інтерфейсі на рисунку 4, і «відносні фактичні координати», відображені на ЕПТ, будуть (0,{{7 }}).
4) Вручну змініть нееталонний інструмент, щоб візуально вирівняти його вістря з точкою A. У цей момент значення «відносно фактичних координат», що відображається на ЕПТ, є зміщенням інструмента відносно еталонного інструменту. Використовуйте клавіші ▲ та , щоб перемістити яскраву блакитну смужку до номера корекції інструменту нееталонного інструменту, записати та ввести його у відповідну позицію.
5) Те саме, що крок (5) вище.

Рисунок 5 Принципова схема автоматичного відображення корекції інструменту в нульовій координаті контрольної точки інструменту для контрольного інструменту
Пробне різання зовнішніх круглих сегментів валу з 3 декількома лезами, розраховане вручну для отримання методу зміщення інструменту
Як показано на малюнку 6, система вручну вирівнює інструменти 1, 2 і 4, вирізає вісь кроку, записує машинні координати кінцевих точок різання кожного інструменту (як показано в точках F, E і D на малюнку 6), і вимірює діаметр і довжину кожного сегмента. Замініть ріжуче лезо № 3, виріжте задню канавку, вирівняйте правий кінчик ріжучого леза з інструментом, запишіть координати точки B і виміряйте положення, показане на діаграмі Φ D3 і L3. Після отримання наведених вище даних, відповідно до співвідношення приросту координат між точками F, E, D і B, що відповідають кожному інструменту та початковій точці програми O, можна визначити, що машинна координата початкової точки програми еталонного інструменту дорівнює (X2)- Φ D2+100, Z2-L2+50); Крім того, координати верстата, що відповідають вихідній точці програми, для кожного нестандартного інструменту можуть бути отримані, а корекція інструменту може бути отримана шляхом розрахунку вручну. Метод розрахунку наведено в таблиці 1, а записані та обчислені значення можна заповнити у відповідних місцях. Слід зазначити, що довжина пробного різання відноситься до спрямованої відстані в напрямку Z між нульовою точкою координати заготовки та кінцевою точкою пробного різання та визначається в позитивному та негативному напрямках відповідно до напрямку координатна вісь.

Малюнок 6 Схематична діаграма багатолезового ручного пробного різання

Таблиця 1. Таблиця розрахунків для зміщення інструменту для нееталонних ножів
Процес пробного різання за цим методом простий, усуває етап візуального вирівнювання пробних точок різання, але зміщення інструменту потрібно розрахувати вручну. Якщо роздрукувати таблицю розрахунку, що містить формулу розрахунку, і значення заповнити у відповідних місцях для розрахунку, корекція інструменту може бути швидко розрахована.

Рисунок 7: Принципова схема автоматичного вирівнювання інструменту в системі ЧПК токарної обробки Century Star
Система ЧПУ для токарної обробки зірок 4-го століття, метод автоматичного вирівнювання з кількома інструментами
Наведені вище методи вирівнювання ножа є методами відносного відхилення ножа. HNC-21T пройшов налаштування параметрів і налагодження системи професійним персоналом, і користувачі також можуть вибрати «метод абсолютного відхилення інструменту» для вирівнювання інструменту. Метод абсолютного відхилення інструменту дещо відрізняється від методу відносного відхилення інструменту, згаданого вище при програмуванні обробки. Немає необхідності встановлювати систему координат заготовки за допомогою G92 або G54 або скасовувати корекцію інструменту. Наприклад, зверніться до програми O1005. Кроки для вирівнювання інструменту такі: після повернення системи до нуля, як показано на малюнку 6, кожен інструмент вручну розрізається на циліндричну секцію. Після вимірювання розмірів діаметра та довжини пробний діаметр різання, що відповідає числу корекції інструменту, заповнюється в стовпці пробної довжини різання, як показано на малюнку 7. На основі принципу, описаного в «Пробне різання декількома інструментами зовнішніх сегментів круглого валу вручну обчислення методу корекції інструменту», системне програмне забезпечення може автоматично обчислювати координати верстата початкової точки програми для кожного інструменту, таким чином досягаючи мети автоматичного вирівнювання ножа. Цей метод вирівнювання ножа є найшвидшим і особливо підходить для промислового виробництва.
Короткий опис 5 методів точного вирівнювання ножа
Загальна ідея етапу точного вирівнювання інструменту: «автоматичне пробне різання → вимірювання → компенсація помилок». Існує два типи компенсації помилок: для операції MDI еталонного інструменту або для компенсації початкової позиції програми крокового переміщення інструментотримача; Для інструментів, які не є еталонними, компенсуйте значення корекції інструменту або зносу. Щоб уникнути плутанини під час запису, створіть таблицю, як показано в таблиці 2, для запису та обчислення числових значень.

Таблиця 2 Рекорд налаштування ножа для пробного різання (одиниці: мм)
1. Після виправлення початкової позиції програми корекції інструменту еталонного тесту налаштуйте метод зміщення кожного інструмента, що не є еталонним, окремо
Як показано на малюнку 3, кроки для вирівнювання інструменту такі:
1) Еталонний інструмент знаходиться у початковій позиції програми після грубого вирівнювання інструменту, а зміщення кожного нееталонного інструменту вводиться у відповідну позицію в таблиці відхилень інструменту.
2) Обробка дзвінків Φ D2 × пробна версія програми O1000 L2.
3) Виміряйте діаметр і довжину сегмента ріжучого валу, порівняйте зі значенням команди програми та обчисліть похибку.
4) Покроковий рух або значення помилки операції MDI, змініть початкову позицію програми.
5) Відповідно до виміряних розмірів динамічно змініть значення команд, підкреслені в програмі O1000, і збережіть програму. Повторюйте кроки (2) і (3), доки початкова точка програми еталонного інструменту не буде виправлена ​​в межах допустимого діапазону точності. Запишіть координати верстата виправленої початкової точки програми та скиньте координати на нуль.
6) Викличте програми O1001 (Ніж 1 і 4) і O1002 (Ніж 3) відповідно для пробного різання та виміряйте діаметр кожної секції Φ Di і довжину Li (i=1, 4, 3).
7) Виконайте компенсацію похибок згідно з методом, наведеним у таблиці 3.
8) Повторюйте кроки (6) - (7), доки помилка обробки не буде в межах діапазону точності, а еталонний інструмент не зупиниться у початковій позиції програми без руху.

Таблиця 3 Приклад компенсації похибок між фактичними вимірювальними розмірами та значеннями програмних інструкцій для автоматичного пробного різання циліндричних сегментів осі (Одиниця: мм)
2. Спосіб налаштування початкової позиції програми для кожного ножа окремо
Принцип вирівнювання ножів у цьому методі полягає в тому, що кожен ніж коригує свою початкову позицію програми, побічно забезпечуючи вирівнювання з тією самою початковою позицією програми.
Як показано на малюнку 3, кроки для вирівнювання інструменту такі:
1) Еталонний інструмент № 2 знаходиться у початковій позиції програми після грубого вирівнювання інструменту, і всі нееталонні корекції інструменту записуються та змінюються до нуля.
2) Етапи до (5) є такими самими, як кроки вирівнювання інструменту з тим самим серійним номером, що й перший метод точного вирівнювання інструменту.
(6) Замініть нееталонний інструмент окремо, використовуйте приблизне зміщення інструмента, записане як відносні координати початкової точки програми нееталонного інструменту, викличте програму O1000 для пробного різання та виміряйте діаметр кожного сегмента окремо Φ Порівняти Di і довжина Li (i=1, 4, 3) зі значенням інструкції програми для визначення різниці.
(7) Покрокове переміщення або операція MDI тримача інструменту для компенсації помилок, налаштуйте початкове положення програми для кожного інструменту окремо.
(8) Повторюйте кроки (6) і (7), доки положення початкових точок кожної програми нееталонного інструменту не будуть у межах допустимого діапазону точності.
(9) Візьміть відносні координати, відображені CRT, як нове корекція інструменту та введіть їх у стовпці корекції X і Z відповідного номера корекції інструменту в таблиці корекції інструменту. Цей метод є простим і зручним, а виправлене зміщення інструменту отримується безпосередньо з відносних координат верстата, які відображаються на ЕПТ, що дозволяє уникнути помилок ручного розрахунку та досягти високої точності вирівнювання інструменту.
3. Після налаштування початкової позиції програми інструменту порівняння, одночасно відрегулюйте зміщення всіх інструментів, що не є тестом
Цей метод в основному такий самий, як перший метод точного налаштування інструменту, єдина відмінність полягає в тому, що програма, викликана на кроці (7), викликає програму O1003, яка обробляється трьома різцями одночасно (O1004 видаляє секцію обробки інструмента 2 і програму O1003), а інші кроки ті самі.
Шість чотирьох ножів, що одночасно обрізають
Якщо метод відносного зміщення інструменту використовується для грубого вирівнювання інструменту, спочатку введіть корекції інструменту для кожного нееталонного інструменту, отриманого у відповідні позиції в таблиці корекції інструменту, запустіть програму O1004, оброблену чотирма інструментами, і виміряйте діаметри кожного сегмента окремо Φ Di та довжину Li (i=2, 1, 4, 3), обчисліть похибку обробки. Для еталонного ножа використовуйте операцію MDI або крок за кроком, щоб компенсувати значення похибки тримача інструменту та налаштувати початкове положення програми; Для нестандартних інструментів, з одного боку, корекція інструменту коригується на основі вихідної корекції інструменту, а нова корекція інструменту повторно вводиться в стовпці корекції X і Z таблиці корекції інструменту; З іншого боку, похибка обробки еталонного інструменту також повинна бути заповнена в стовпці зносу цього рядка. Якщо метод абсолютного відхилення інструменту використовується для грубого вирівнювання інструменту, викличте програму O1005 для пробного різання та компенсуйте похибки обробки кожного інструменту в стовпці зносу відповідно до його числа відхилення інструменту.