Семь распространенных методов настройки инструмента при обработке на станках с ЧПУ

Настройка инструмента — это основная операция и важный навык при обработке с числовым программным управлением. При определенных условиях точность настройки инструмента может определять точность обработки деталей. Между тем, эффективность настройки инструмента также напрямую влияет на эффективность обработки с ЧПУ. Недостаточно просто знать способы настройки инструмента. Также необходимо понимать различные настройки инструмента системы числового управления и методы вызова этих методов в программе обработки. При этом следует знать преимущества и недостатки каждого способа настройки инструментов, а также условия их применения и т. д.

I. Принцип настройки инструмента

Целью настройки инструмента является установление системы координат заготовки. Интуитивно говоря, настройка инструмента заключается в определении положения заготовки на рабочем столе станка. По сути, это поиск координат точки установки инструмента в системе координат станка. Для токарных станков с ЧПУ первым шагом перед обработкой является выбор точки настройки инструмента. Точка настройки инструмента относится к начальной точке движения инструмента относительно заготовки при ее обработке на станке с ЧПУ. Точка настройки инструмента может быть установлена ​​либо на заготовке (например, привязка проекта или привязка позиционирования на заготовке), либо на приспособлении или станке. Если он установлен в определенной точке приспособления или станка, эта точка должна поддерживать определенное размерное соотношение с привязкой позиционирования заготовки.

При настройке инструмента точка наведения инструмента должна совпадать с точкой установки инструмента. Так называемая точка наведения инструмента относится к контрольной точке позиционирования инструмента. Для токарных инструментов точкой наведения инструмента является острие инструмента. Целью настройки инструмента является определение абсолютных значений координат точки установки инструмента (или начала координат заготовки) в системе координат станка и измерение величины отклонения положения инструмента. Точность центровки инструмента напрямую влияет на точность обработки. При фактической обработке заготовок использование одного режущего инструмента обычно не может удовлетворить требования к обработке заготовки. Обычно для обработки используется несколько режущих инструментов. При использовании нескольких токарных инструментов для обработки, если положение смены инструмента остается неизменным, геометрическое положение точки кончика инструмента будет меняться после смены инструмента. Для этого необходимо, чтобы разные инструменты могли обеспечить нормальную работу программы при запуске обработки с разных исходных позиций. Для решения этой проблемы система числового управления станка оснащена функцией компенсации геометрического положения инструмента. Используя функцию компенсации геометрического положения инструмента, если отклонение положения каждого инструмента относительно предварительно выбранного эталонного инструмента измеряется заранее и вводится в указанный номер группы в столбце коррекции параметров инструмента системы числового программного управления, команду T можно использовать в программе обработки. Он может автоматически компенсировать отклонение положения инструмента на траектории инструмента. Измерение отклонения положения инструмента также необходимо выполнять посредством операций настройки инструмента.

II. Способ установки ножа

При обработке с числовым программным управлением основные методы настройки инструмента включают пробную резку, настройку инструмента с помощью инструмента для настройки инструмента, автоматическую настройку инструмента и т. д. В этой статье в качестве примера используется фрезерный станок с ЧПУ, чтобы представить несколько часто используемых методов настройки инструмента.

1. Попробуйте резать правильную технику ножа.

Этот метод прост и удобен, но оставляет следы резания на поверхности заготовки и имеет относительно низкую точность настройки инструмента. Как показано на рисунке 1, если взять в качестве примера точку установки инструмента (которая совпадает с началом системы координат заготовки) в центре поверхности заготовки, принят двусторонний метод установки инструмента.

(1) Выравнивание инструмента в направлениях x и y.

① Поместите заготовку на рабочий стол через приспособление. При зажиме оставляйте место для установки инструмента со всех четырех сторон заготовки.

② Запустите шпиндель на средней скорости, быстро переместите рабочий стол и шпиндель и позвольте инструменту быстро переместиться в положение, близкое к левой стороне заготовки, на определенном безопасном расстоянии. Затем уменьшите скорость и переместите его ближе к левой стороне заготовки.

При приближении к заготовке переключитесь на операцию точной настройки (обычно 0,01 мм), чтобы приблизиться. Позвольте инструменту медленно приближаться к левой стороне заготовки, пока он не коснется левой поверхности заготовки (наблюдайте, слушайте звук резки, посмотрите на метку разреза и посмотрите на стружку. Если возникает какая-либо из этих ситуаций, это означает, что инструмент коснулся заготовки), а затем отведите инструмент на 0,01 мм. Запишите значения координат, отображаемые в системе координат станка в этот момент, например -240,500.

④ Вытяните инструмент в положительном направлении Z, пока он не окажется над поверхностью заготовки. Подойдите таким же образом к правой стороне заготовки и запишите значения координат, отображаемые в это время в системе координат станка, например -340,500.

Исходя из этого, значения координат начала системы координат заготовки в системе координат станка можно получить как

{-240,500+ (-340,500)}/2=-290,500.

Аналогичным образом могут быть измерены значения координат начала системы координат заготовки в системе координат станка.

(2) Выравнивание инструмента по оси Z.

① Быстро переместите режущий инструмент над заготовкой.

② Запустите шпиндель на средней скорости, быстро переместите рабочий стол и шпиндель и позвольте инструменту быстро переместиться в положение, близкое к верхней поверхности заготовки на определенном безопасном расстоянии. Затем уменьшите скорость и переместите так, чтобы торец инструмента приблизился к верхней поверхности заготовки.

③ При приближении к заготовке переключитесь на операцию точной настройки (обычно 0,01 мм), чтобы торцевая поверхность инструмента постепенно приближалась к поверхности заготовки (обратите внимание, что при резке инструмента, особенно концевой фрезы, лучше всего резать по краю заготовки, а площадь торцевой поверхности инструмента, соприкасающейся с поверхностью заготовки, должна быть меньше полукруга. Старайтесь не прорезать центральное отверстие концевой фрезы на поверхности заготовки. заготовки), чтобы торец инструмента точно касался верхней поверхности заготовки. Снова поднимите ось и запишите в это время значение z в системе координат станка, которое равно -140,400. Тогда значение координат начала W системы координат заготовки в системе координат станка составляет -140,400.

(3) Введите измеренные значения x, y и z в адрес хранения G5* системы координат заготовки станка (обычно коды от G54 до G59 используются для хранения параметров настройки инструмента).

(4) Войдите в режим ввода с панели (MDI), введите «G5*», нажмите кнопку запуска (в автоматическом режиме) и запустите G5*, чтобы активировать его.

(5) Проверьте правильность настройки инструмента.

2. Методы центровки инструмента с использованием щупов, стандартных оправок и концевых мер.

Этот метод аналогичен методу пробной настройки режущего инструмента, за исключением того, что шпиндель не вращается во время настройки инструмента. Между инструментом и заготовкой добавляется щуп (или стандартная оправка, калибр), причем стандартный щуп не может свободно перемещаться. Обратите внимание, что при расчете координат следует вычесть толщину щупа. Поскольку для резки шпиндель не нуждается во вращении, этот метод не оставит следов на поверхности заготовки, но и точность настройки инструмента недостаточно высока.

3. Для настройки инструмента используйте такие инструменты, как определители кромок, эксцентриковые стержни и устройства для установки валов.

Этапы операции аналогичны методам пробной резки и центровки инструмента, за исключением того, что инструмент заменяется кромкоискателем или эксцентриковым стержнем. Это наиболее часто используемый метод. Высокая эффективность и способность обеспечить точность настройки инструмента. При использовании кромкомера необходимо следить за тем, чтобы стальная шариковая часть слегка соприкасалась с заготовкой. В то же время обрабатываемая заготовка должна быть хорошим проводником, а опорная поверхность позиционирования должна иметь хорошую шероховатость. Устройство настройки оси Z обычно используется для переноса (косвенного) выравнивания инструмента.

4. Передача (косвенная) техника ножа.

При обработке заготовки часто требуется более одного инструмента. Длина второго инструмента отличается от длины первого инструмента, и ее необходимо обнулить. Однако иногда при обработке нулевую точку удаляют и ее невозможно восстановить напрямую, либо не допускается повреждение уже обработанной поверхности. Существуют также некоторые инструменты или ситуации, когда прямая настройка инструмента невозможна. В таких случаях можно использовать косвенный метод обнуления.

(1) Первый нож.

При использовании первого ножа все равно сначала используйте метод пробной резки, метод щупа и т. д. Запишите в это время станочную координату z1 начала координат заготовки. После обработки первого инструмента прекратите вращение шпинделя.

② Поместите приспособление для настройки инструмента на плоскую поверхность рабочего стола станка (например, на большую поверхность тисков).

③ В режиме маховика используйте рукоятку, чтобы переместить рабочий стол в подходящее положение, затем переместите шпиндель вниз. Прижмите нижнюю часть инструмента к верхней части приспособления для настройки инструмента. Указатель на циферблате должен совершить один полный круг. В это время запишите показания установщика осей и сбросьте относительные оси координат на ноль.

④ Аккуратно поднимите главный вал и снимите первый нож.

(2) Второй удар.

① Установите второй нож.

② В режиме маховика переместите шпиндель вниз, прижмите нижний конец ножа к верхней части ножа, и указатель на циферблате повернется, указывая на то же положение А, что и первый нож.

③ Запишите значение z0, соответствующее относительным координатам оси в данный момент (с положительным или отрицательным знаком).

④ Поднимите шпиндель и снимите приспособление для настройки инструмента.

⑤ Добавьте z0 (с положительным и отрицательным знаком) к данным координаты z1 в G5* исходного первого ножа, чтобы получить новую координату.

Эта новая координата является фактической координатой станка, соответствующей началу координат заготовки второго искомого инструмента. Введите ее в рабочую координату G5* второго инструмента. Таким образом устанавливается нулевая точка второго инструмента. Метод выравнивания остальных ножей такой же, как и у второго ножа.

Примечание. Если несколько инструментов используют один и тот же G5*, то на шагах 5) и 6) вместо сохранения z0 в параметре длины второго инструмента при использовании второго инструмента для обработки просто вызовите коррекцию длины инструмента G43H02.

5. Первоклассное владение мечом

(1) Выравнивание инструмента в направлениях x и y.

① Загрузите заготовку на рабочий стол станка через приспособление и замените ее центром.

② Быстро переместите рабочий стол и шпиндель, чтобы приблизить центральную точку к заготовке. Найдите центральную точку линии, проведенной на заготовке, и уменьшите скорость, чтобы приблизить центральную точку к ней.

③ Переключитесь на операцию точной настройки, позволяя центральной точке постепенно приближаться к центральной точке линии рисования заготовки до тех пор, пока кончик центральной точки не совместится с центральной точкой линии рисования заготовки. В это время запишите значения координат x и y в системе координат станка.

(2) Удалите центр, установите фрезу и получите значения координат оси Z с помощью других методов настройки инструмента, таких как метод пробного резания или метод щупа.

6. Метод настройки инструмента циферблатного индикатора (или микрометра) (обычно используется для настройки круглых заготовок)

(1) Выравнивание инструмента в направлениях x и y.

Установите монтажный стержень циферблатного индикатора на держатель инструмента или прикрепите магнитное гнездо циферблатного индикатора к втулке шпинделя. Переместите рабочий стол так, чтобы примерно выровнять центральную линию шпинделя (т. е. центр инструмента) с центром заготовки. Отрегулируйте длину и угол телескопической штанги на магнитном гнезде так, чтобы контакт циферблатного индикатора касался окружной поверхности заготовки (указатель поворачивается примерно на 0,1 мм). Медленно вращайте шпиндель рукой. Вращайте контакт циферблатного индикатора по окружной поверхности заготовки, наблюдайте за движением указателя циферблатного индикатора, медленно перемещайте вал рабочего стола и вал и повторите этот процесс несколько раз. Когда главный вал вращается, указатель циферблатного индикатора практически находится в том же положении (когда циферблатный индикатор поворачивается на один полный круг, скачок указателя находится в пределах допустимой погрешности настройки инструмента, например 0,02 мм). На этом этапе можно считать, что центр главного вала является осью и началом оси.

(2) Снимите циферблатный индикатор и установите фрезу. Используйте другие методы настройки инструмента, такие как пробное резание или метод щупа, чтобы получить значения координат по оси Z.

7. Специальный метод настройки инструмента.

Традиционные методы настройки инструмента имеют такие недостатки, как низкая безопасность (например, использование щупа для настройки инструмента, когда твердый кончик инструмента склонен к повреждению), большие затраты машинного времени (например, пробная резка требует повторных измерений несколько раз) и большие случайные ошибки, вызванные человеческим фактором. Они больше не могут адаптироваться к ритму обработки с ЧПУ и еще меньше способствуют полному использованию функций станков с ЧПУ. Использование специального наладчика инструмента для настройки инструмента имеет такие преимущества, как высокая точность настройки инструмента, высокая эффективность и хорошая безопасность. Это упрощает трудоемкую работу по настройке инструмента, которая зависит от опыта, обеспечивая полную реализацию высокой эффективности и прецизионных характеристик станков с ЧПУ. Он стал незаменимым специальным инструментом для решения задач по настройке инструмента на обрабатывающих станках с ЧПУ.