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簡單的開環(huán)控制數(shù)控車床，由于不具備位置檢測功能，操作者只能通過卡尺或通過刻度盤讀數(shù)來測量，大致確定刀具在機床坐標(biāo)系中的初始位置，即實現(xiàn)所謂的零位操作，從而得到刀具的坐標(biāo)值機床坐標(biāo)系中的刀位點。其次，對于安裝在多個刀具上的簡單數(shù)控車削刀架，每個刀具點(車削刀尖)在機床坐標(biāo)系中的位置不同，刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀具點之間存在相對位置偏差，即所謂的刀具補位。為了獲得加工程序所需的刀具補充數(shù)據(jù)，刀架上的每一個刀具都需要以類似于零操作的方式操作，這增加了許多人為因素，降低了加工精度和生產(chǎn)率(特別是在形狀更復(fù)雜、刀具使用更頻繁的情況下)。目前，國內(nèi)的數(shù)控車床刀具是利用機床數(shù)控系統(tǒng)的實時坐標(biāo)顯示功能來實現(xiàn)刀具X軸(工件直徑)和Z軸(工件長度)方向的刀具刀具，但不能自動計算刀具的補刀量值。對刀儀能自動獲取刀尖位置，計算出刀具補刀量，節(jié)省了對刀時間。刀臂設(shè)計用于回轉(zhuǎn)，重復(fù)定位精度高，有效利用空間，具有一定的創(chuàng)新性。
對刀儀的原理分析
當(dāng)?shù)毒哂糜诠ぞ邇x器時，首先要知道標(biāo)準(zhǔn)刀具和工件的相對坐標(biāo)。一般來說，標(biāo)準(zhǔn)刀具是為刀具儀器自動設(shè)置的。當(dāng)?shù)毒哂糜诘毒邥r，首先將標(biāo)準(zhǔn)刀具用于刀具，然后設(shè)置其他刀具相對于標(biāo)準(zhǔn)刀具的刀具位置偏差，即刀具補碼值。刀具儀表裝有傳感器，刀具最初歸零，即回到機床原點，使刀具有一個統(tǒng)一的參考點;刀具移動后，系統(tǒng)記錄實時坐標(biāo)，通過程序進行采集和計算。刀具在手動模式下，控制刀具快速向傳感器方向移動，當(dāng)切削刀具接近傳感器彈性塊時，緩慢進給光接觸傳感器，傳感器的機械精度很高，并能補償?shù)毒哌^沖，精加工表面，防止傳感器損壞，當(dāng)觸發(fā)時，傳感器電路內(nèi)部產(chǎn)生觸發(fā)信號，經(jīng)過識別加工刀控制裝置，把指令傳到原機床數(shù)控系統(tǒng)的傳動單元，控制刀具停止運動，這個過程很短，而且刀具是慢進給的，所以停止機床的位置，可視為觸發(fā)瞬時切削刀具的位置，此時按下按鈕記錄刀具位置并計算。這樣，在傳感器被觸發(fā)之前執(zhí)行另一方向的進給，并且可以獲得該方向上刀具的位置坐標(biāo)。當(dāng)獲得X和Z方向的位置時，刀架可以自動返回起點并旋轉(zhuǎn)到下一個刀具位置以繼續(xù)刀具對齊，直到所有刀具對齊為止。
刀具儀傳感器的設(shè)計
1.傳感器傾角設(shè)計
設(shè)計中考慮的車刀類型主要有：圓柱車刀、端面車刀、螺紋車刀和內(nèi)孔車刀。車刀的形狀和角度不同。在x方向，當(dāng)平面?zhèn)鞲衅餍盘柶叫杏趜軸時，可以觸發(fā)所有刀尖。但Z方向不同，隨著平面?zhèn)鞲衅餍盘柶叫杏赬軸，一些車刀(如螺紋車刀)第一次接觸的不是刀刃的點，所以要考慮使這一側(cè)成為斜面。現(xiàn)在，傳感器的彈性接觸面傾角為22°，可應(yīng)用于主偏角22°以上的圓柱車刀、螺紋車刀和內(nèi)孔車刀的端面。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計
對刀儀的精度取決于傳感器的精度，傳感器由刀具直接觸發(fā)產(chǎn)生觸發(fā)信號，因此傳感器的選擇非常重要。本設(shè)計中的傳感器選用電觸發(fā)式傳感器，當(dāng)?shù)毒吲c傳感器接觸并前進到設(shè)定的位移時，傳感器將被觸發(fā)，產(chǎn)生一個信號，對數(shù)控系統(tǒng)進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后即可接收。
對刀儀主體結(jié)構(gòu)：
主體結(jié)構(gòu)由四個觸發(fā)傳感器組成。每個觸發(fā)裝置由彈性塊、固定塊、絕緣體、彈簧和導(dǎo)電裝置組成。4個觸發(fā)裝置，2個為一組，上部為兩個內(nèi)孔車刀，下部為兩個外圓車刀，端面車刀，螺紋車刀。其中1、3號傳感器記錄X方向坐標(biāo)，2、4號傳感器記錄Z方向坐標(biāo)。傳感器(2號和4號)彈性塊表面的Z角為22°。傳感器彈性塊表面要求較高的平面度和位置精度。當(dāng)彈性塊受到壓力時，它會向內(nèi)移動。當(dāng)移動到一定距離時，它將與絕緣體上的導(dǎo)電塊接觸，從而閉合電路，使系統(tǒng)獲得觸發(fā)信號。同時，將絕緣塊背面的彈簧固定在導(dǎo)電裝置上也能起到一定的緩沖作用，從而保護導(dǎo)電塊上的接觸，使其不會因沖擊而變形，從而保證了對刀儀的精度。
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