Metodo accurato di allineamento degli utensili per torni CNC!
Questo articolo è molto pratico. Innanzitutto introduce il principio e il metodo di allineamento utensile comunemente utilizzato nei torni CNC; Successivamente, sono stati introdotti quattro metodi di taglio di prova manuale e allineamento degli utensili per il sistema di tornitura CNC Huazhong Century Star; Al fine di migliorare la precisione dell'allineamento dell'utensile, è stato progettato un metodo di taglio di prova automatico controllato da un programma basato sull'idea di "taglio di prova automatico → misurazione → compensazione dell'errore" e sono stati riassunti e introdotti quattro metodi precisi di allineamento dell'utensile
Il principio e l'approccio all'allineamento dell'utensile del taglio di prova su tornio CNC
Una profonda comprensione del principio di allineamento degli utensili dei torni CNC è di fondamentale importanza affinché gli operatori mantengano una chiara mentalità di allineamento degli utensili, padroneggino abilmente le operazioni di allineamento degli utensili e propongano nuovi metodi di allineamento degli utensili. L'essenza dell'allineamento dell'utensile è determinare la posizione dell'origine del programma del sistema di coordinate del pezzo che cambia con la programmazione in un unico sistema di coordinate della macchina. Il compito principale dell'allineamento dell'utensile è ottenere le coordinate della macchina utensile del punto iniziale del programma dell'utensile di riferimento e determinare l'offset dell'utensile non di riferimento rispetto all'utensile di riferimento.
Questo articolo stabilisce il seguente accordo per spiegare il principio e l'idea del metodo di taglio di prova per l'allineamento dell'utensile: utilizzo del sistema di tornitura di tipo didattico Huazhong Century Star HNC-21T (versione software applicativo numero 5.30); Impostare il sistema di coordinate del pezzo utilizzando il comando G92 con il centro della faccia finale destra del pezzo come origine del programma; Programmazione del diametro, le coordinate del pezzo del punto di partenza del programma H sono (100, 50); Sul portautensili sono installati quattro coltelli: il primo coltello è un coltello per tornitura fine del cerchio esterno di 90 gradi, il secondo coltello di riferimento è un coltello per tornitura fine del cerchio esterno di 90 gradi, il terzo coltello è un coltello da taglio e il quarto coltello è un coltello a filo triangolare da 60 gradi (tutti gli esempi citati nel testo sono gli stessi).
Come mostrato nella Figura 1, lo strumento di riferimento è allineato secondo l'idea di "tagliare manualmente il cerchio esterno e la faccia finale del pezzo, registrando le coordinate macchina X e Z del punto di taglio di prova A visualizzato sul CRT, quindi spingendolo fuori le coordinate macchina dell'origine del programma O, e infine spingendo fuori le coordinate macchina dell'origine del programma H.". Secondo la relazione tra le coordinate della macchina utensile del punto A e del punto O: XO=XA - Φ d. ZO=ZA, è possibile derivare la coordinata macchina dell'origine del programma O. In base alle coordinate del pezzo di H rispetto al punto O come (100,50), le coordinate della macchina utensile del punto H vengono infine derivate come segue: XH=100- Φ d. ZH=ZA+50. Il sistema di coordinate del pezzo così stabilito si basa sulla posizione della punta dell'utensile di riferimento.
Figura 1 Diagramma schematico del taglio di prova manuale e dell'allineamento dell'utensile
Come mostrato nella Figura 2, a causa delle diverse estensioni e posizioni di ciascun portautensile nelle direzioni X e Z, quando l'utensile non di riferimento viene ruotato nella posizione di lavorazione, la posizione della punta dell'utensile B viene spostata rispetto al punto A e la Il sistema di coordinate del pezzo precedentemente stabilito non è più applicabile. Inoltre, ogni utensile subirà anche diversi gradi di usura durante l'uso, quindi l'offset utensile e il valore di usura di ciascun utensile devono essere compensati. Il principio di base per ottenere l'offset di ciascun utensile è che ciascun utensile sia allineato con un determinato punto di riferimento sul pezzo (come il punto A o il punto O nella Figura 1). A causa delle diverse coordinate macchina visualizzate su CRT, le coordinate macchina dell'utensile non di riferimento in quel punto vengono calcolate manualmente o sottratte dalle coordinate macchina dell'utensile di riferimento nello stesso punto attraverso il calcolo del software di sistema per ottenere l'offset utensile di ogni non strumento di riferimento.
Figura 2 Distorsione dell'utensile e compensazione dell'usura
A causa di vari fattori, la precisione dell'allineamento manuale dell'utensile da taglio di prova è molto limitata e questa fase dell'allineamento dell'utensile viene definita allineamento approssimativo dell'utensile. Per ottenere risultati più accurati, come mostrato nella Figura 3, viene progettato un semplice programma di taglio di prova automatico all'interno dell'intervallo di sovrametallo della parte prima della lavorazione. Attraverso l'idea di "taglio di prova automatico → misurazione → compensazione errore", la posizione iniziale del programma dell'utensile di riferimento e l'offset dell'utensile non di riferimento vengono regolati ripetutamente, in modo che l'errore tra il valore dell'istruzione di elaborazione del programma e la misurazione effettiva valore soddisfa i requisiti di precisione. Questa fase dell'allineamento dell'utensile è chiamata allineamento preciso dell'utensile.
Poiché garantire che il punto iniziale del programma dell'utensile di riferimento sia in una posizione precisa è un prerequisito per ottenere un corretto offset dell'utensile non di riferimento, il primo viene generalmente corretto prima che venga corretto il secondo.
Tenendo conto dell'allineamento dell'utensile in queste due fasi, il processo operativo di base del metodo di taglio di prova è il seguente: taglio di prova manuale con un utensile di riferimento per ottenere le coordinate della macchina utensile del punto di riferimento dell'allineamento dell'utensile → calcolo manuale o ottenimento automatico del valore offset utensile di ogni utensile non di riferimento → l'utensile di riferimento si trova approssimativamente nella posizione iniziale del programma → l'utensile di riferimento viene regolato utilizzando il programma di taglio di prova e, dopo aver misurato la dimensione, il portautensile viene spostato passo dopo passo o MDI per la compensazione degli errori, correggere la posizione del punto iniziale del programma → Richiamare ripetutamente il programma di taglio di prova per l'utensile non di riferimento e correggere l'offset utensile sulla base dell'offset utensile originale → L'utensile di riferimento rimane nella posizione punto di partenza accurato del programma.
Figura 3 Diagramma schematico del taglio di prova multilama e dell'allineamento dell'utensile
Riepilogo di due metodi di allineamento approssimativo dei coltelli
Il lavoro di preparazione per l'allineamento dell'utensile è lo stesso per ciascuno dei seguenti metodi: premere il tasto F2 nel sottomenu della funzione MDI del sistema per accedere alla tabella di deviazione dell'utensile; Utilizzare i tasti ▲ e per spostare la barra luminosa blu nella posizione di offset utensile corrispondente per ciascun coltello e premere il tasto F5; Modificare i dati di offset X e Z per i numeri di offset utensile # 0000, # 0001, # 0002, # 0003 e # 0004 su zero, quindi premere il tasto F5.
1. Selezionare l'utensile di riferimento come utensile standard e impostare automaticamente il metodo di correzione utensile
Come mostrato nelle Figure 1 e 4, i passaggi per l'allineamento dell'utensile sono i seguenti:
1) Utilizzare i tasti ▲ e per spostare la barra blu luminosa per allinearla con la posizione di deviazione utensile # 0002 del 2° utensile di riferimento. Premi il tasto F5 per impostare il 2° strumento come strumento standard e la riga si trasformerà in una barra rossa luminosa.
2) Utilizzare un coltello di riferimento per tagliare la faccia dell'estremità destra del pezzo in lavorazione e registrare la coordinata Z della macchina del punto di taglio A; Provare a tagliare il cerchio esterno del pezzo, registrare la coordinata X della macchina del punto A, arrestare la macchina dopo aver ritirato l'utensile e misurare il diametro esterno del segmento dell'albero tagliato Φ D.
3) Il coltello di riferimento ritorna al punto A tramite "jog+step" in base al valore registrato e inserisce separatamente le colonne diametro di taglio di prova e lunghezza di taglio di prova nella tabella di deviazione utensile separatamente Φ D e zero.
4) Ritirare l'utensile, selezionare un numero utensile diverso dall'utensile di riferimento e cambiare manualmente l'utensile. Allineare le punte dell'utensile di ciascun utensile non di riferimento con il punto A tramite un metodo "jog+step" mentre si ruota il mandrino, quindi inserirle nella colonna del diametro di taglio di prova e nella colonna della lunghezza di taglio di prova del corrispondente numero di deviazione dell'utensile Φ D e zero , i pregiudizi utensile di ciascun utensile non di riferimento verranno visualizzati automaticamente nelle colonne di offset X e Z.
5) Dopo che il coltello di riferimento ritorna al punto A, MDI esegue "G91 G00/o G01 X [100]"- Φ D] Z50, posizionandolo nella posizione iniziale del programma.
Figura 4: diagramma schematico dell'impostazione automatica dell'offset utensile per i coltelli di riferimento
2. Impostare la coordinata dell'utensile di riferimento su zero nel punto di riferimento dell'allineamento dell'utensile e visualizzare automaticamente il metodo di correzione dell'utensile
Come mostrato nelle Figure 1 e 5, i passaggi per l'allineamento dell'utensile sono i seguenti:
1) Uguale al passaggio (2) sopra.
2) Il coltello di riferimento ritorna al punto di taglio di prova A attraverso un metodo "jog+step" in base al valore registrato.
3) Premere F1 per "zero asse X" e F2 per "zero asse Z" sull'interfaccia nella Figura 4 e le "coordinate effettive relative" visualizzate sul CRT saranno (0,{{7 }}).
4) Modificare manualmente lo strumento non di riferimento per allinearne visivamente la punta con il punto A. A questo punto, il valore "relativo alle coordinate effettive" visualizzato sul CRT è l'offset dello strumento rispetto allo strumento di riferimento. Utilizzare i tasti ▲ e per spostare la barra blu luminosa sul numero di correzione utensile dell'utensile non di riferimento, registrarlo e inserirlo nella posizione corrispondente.
5) Uguale al passaggio (5) sopra.
Figura 5 Diagramma schematico della visualizzazione automatica della correzione utensile sulla coordinata zero del punto di riferimento utensile per l'utensile di riferimento
3 tagli di prova multilama dei segmenti esterni dell'albero circolare, calcolati manualmente per ottenere il metodo di offset dell'utensile
Come mostrato nella Figura 6, il sistema allinea manualmente gli utensili 1, 2 e 4, taglia un asse del passo, registra le coordinate macchina dei punti finali di taglio di ciascun utensile (come mostrato nei punti F, E e D nella Figura 6), e misura il diametro e la lunghezza di ciascun segmento. Sostituire la lama di taglio n. 3, tagliare una scanalatura posteriore, allineare la punta destra della lama di taglio con lo strumento, registrare le coordinate del punto B e misurare la posizione mostrata nel diagramma Φ D3 e L3. Dopo aver ottenuto i dati di cui sopra, in base alla relazione di incremento delle coordinate tra i punti F, E, D e B corrispondenti a ciascun utensile e l'origine del programma O, si può determinare che la coordinata macchina dell'origine del programma dell'utensile di riferimento è (X2)- Φ D2+100, Z2-L2+50); Inoltre, è possibile ricavare le coordinate della macchina utensile corrispondenti all'origine del programma per ciascun utensile non di riferimento e ottenere l'offset utensile tramite calcolo manuale. Il metodo di calcolo è mostrato nella Tabella 1 e i valori registrati e calcolati possono essere riempiti negli spazi corrispondenti. Va notato che la lunghezza del taglio di prova si riferisce alla distanza diretta nella direzione Z tra il punto zero delle coordinate del pezzo e il punto finale del taglio di prova ed è determinata nelle direzioni positiva e negativa in base alla direzione del taglio di prova. asse delle coordinate.
Figura 6 Diagramma schematico del taglio di prova manuale multilama
Tabella 1 Tabella di calcolo per la polarizzazione dell'utensile dei coltelli non di riferimento
Il processo di taglio di prova di questo metodo è semplice ed elimina la fase di allineamento visivo dei punti di taglio di prova, ma l'offset dell'utensile deve essere calcolato manualmente. Se viene stampata la tabella di calcolo contenente la formula di calcolo e vengono inseriti i valori negli spazi corrispondenti per il calcolo, è possibile calcolare rapidamente la correzione utensile.
Figura 7: Diagramma schematico dell'allineamento automatico degli utensili nel sistema CNC della tornitura Century Star
Sistema CNC per tornitura a stella del IV secolo, metodo di allineamento automatico multiutensile
I metodi di allineamento del coltello sopra indicati sono tutti metodi di deviazione relativa del coltello. HNC-21T è stato sottoposto a impostazioni dei parametri e debug del sistema da parte di personale professionale e gli utenti possono anche scegliere il "metodo di deviazione assoluta dell'utensile" per l'allineamento dell'utensile. Il metodo di deviazione assoluta dell'utensile è leggermente diverso dal metodo di deviazione relativa dell'utensile menzionato sopra nella programmazione della lavorazione. Non è necessario stabilire il sistema di coordinate del pezzo utilizzando G92 o G54, né annullare la compensazione utensile. Fare riferimento ad esempio al programma O1005. I passaggi per l'allineamento dell'utensile sono i seguenti: dopo che il sistema ritorna a zero, come mostrato nella Figura 6, ciascun utensile viene tagliato manualmente in una sezione cilindrica. Dopo aver misurato le dimensioni del diametro e della lunghezza, il diametro del taglio di prova corrispondente al numero di offset dell'utensile viene inserito nella colonna della lunghezza del taglio di prova come mostrato nella Figura 7. In base al principio descritto in "Taglio di prova con utensile multiplo di segmenti di albero circolare esterno, manualmente calcolo del metodo di correzione utensile", il software del sistema può calcolare automaticamente le coordinate macchina dell'origine del programma per ciascun utensile, raggiungendo così l'obiettivo dell'allineamento automatico del coltello. Questo metodo di allineamento dei coltelli è il più rapido e particolarmente adatto alla produzione industriale.
Riepilogo di 5 metodi di allineamento preciso dei coltelli
L'idea generale per la fase di allineamento preciso dell'utensile è "taglio di prova automatico → misurazione → compensazione dell'errore". Esistono due tipi di compensazione dell'errore: per il funzionamento MDI dell'utensile di riferimento o per la compensazione della posizione iniziale del programma del portautensile mobile a passo; Per gli utensili non di riferimento, compensare il relativo offset utensile o il valore di usura. Per evitare confusione nella registrazione, progettare una tabella come mostrato nella tabella 2 per registrare e calcolare i valori numerici.
Tabella 2 Metodo di taglio di prova Registrazione dell'impostazione del coltello (Unità: mm)
1. Dopo aver corretto la posizione iniziale del programma di correzione dello strumento benchmark, regolare separatamente il metodo di bias di ciascuno strumento non benchmark
Come mostrato nella Figura 3, i passaggi per l'allineamento dello strumento sono i seguenti:
1) L'utensile di riferimento si trova nella posizione iniziale del programma dopo l'allineamento approssimativo dell'utensile e l'offset di ogni utensile non di riferimento viene immesso nella posizione corrispondente sulla tabella di deviazione utensile.
2) Elaborazione della chiamata Φ Taglio di prova del programma O1000 di D2 × L2.
3) Misurare il diametro e la lunghezza del segmento dell'albero di taglio, confrontarlo con il valore di comando del programma e calcolare l'errore.
4) Movimento passo passo o valore di errore di funzionamento MDI, regolare la posizione iniziale del programma.
5) In base alle dimensioni misurate, modificare dinamicamente i valori di comando sottolineati nel programma O1000 e salvare il programma. Ripetere i passaggi (2) e (3) finché il punto iniziale del programma dello strumento di riferimento non viene corretto entro l'intervallo di precisione consentito. Registrare le coordinate della macchina utensile del punto iniziale corretto del programma e azzerare le coordinate.
6) Chiamare rispettivamente i programmi O1001 (Coltello 1 e 4) e O1002 (Coltello 3) per il taglio di prova e misurare il diametro di ciascuna sezione Φ Di e la lunghezza Li (i=1, 4, 3).
7) Eseguire la compensazione dell'errore secondo il metodo mostrato nella Tabella 3.
8) Ripetere i passaggi da (6) a (7) finché l'errore di lavorazione non rientra nell'intervallo di precisione e l'utensile di riferimento si ferma nella posizione iniziale del programma senza spostarsi.
Tabella 3 Esempio di compensazione dell'errore tra le dimensioni di misurazione effettive e i valori delle istruzioni di programma per il taglio di prova automatico di segmenti dell'asse cilindrico (unità: mm)
2. Metodo per regolare separatamente la posizione iniziale del programma per ciascun coltello
Il principio dell'allineamento dei coltelli in questo metodo è che ciascun coltello corregge la propria posizione iniziale del programma, garantendo indirettamente l'allineamento con la stessa posizione iniziale del programma.
Come mostrato nella Figura 3, i passaggi per l'allineamento dello strumento sono i seguenti:
1) L'utensile di riferimento n. 2 si trova nella posizione iniziale del programma dopo l'allineamento approssimativo dell'utensile e tutti gli offset dell'utensile non di riferimento vengono registrati e modificati a zero.
2) I passaggi fino a (5) sono gli stessi dei passaggi di allineamento dell'utensile con lo stesso numero di serie del primo metodo di allineamento preciso dell'utensile.
(6) Sostituire separatamente lo strumento non di riferimento, utilizzare l'offset utensile grezzo registrato come coordinate relative del punto iniziale del programma dello strumento non di riferimento, chiamare il programma O1000 per il taglio di prova e misurare il diametro di ciascun segmento separatamente Φ Confronta Di e la lunghezza Li (i=1, 4, 3) con il valore dell'istruzione del programma per determinare la differenza.
(7) Movimento passo passo o funzionamento MDI del portautensile per la compensazione dell'errore, regolare separatamente la posizione iniziale del programma di ciascuno strumento non di riferimento.
(8) Ripetere i passaggi (6) e (7) finché le posizioni dei punti iniziali di ciascun programma di strumento non di riferimento rientrano nell'intervallo di precisione consentito.
(9) Prendere le coordinate relative visualizzate da CRT come nuovo correttore utensile e inserirle nelle colonne offset X e Z del numero di correttore utensile corrispondente nella tabella correttori utensile. Questo metodo è semplice e conveniente e l'offset corretto dell'utensile viene ottenuto direttamente dalle coordinate relative della macchina visualizzate sul CRT, evitando errori di calcolo manuale e ottenendo un'elevata precisione di allineamento dell'utensile.
3. Dopo aver modificato la posizione iniziale del programma dello strumento di benchmark, regolare contemporaneamente tutti i bias dello strumento non benchmark
Questo metodo è fondamentalmente uguale al primo metodo di presetting utensile accurato, l'unica differenza è che il programma chiamato nel passaggio (7) richiama il programma O1003 elaborato da tre frese contemporaneamente (O1004 rimuove la sezione di elaborazione dell'utensile 2 ed è il programma O1003) e gli altri passaggi sono gli stessi.
Metodo di taglio simultaneo di sei quattro coltelli
Se il metodo di correzione utensile relativo viene utilizzato per l'allineamento approssimativo dell'utensile, inserire prima le correzioni utensile di ciascun utensile non di riferimento ottenute nelle posizioni corrispondenti sulla tabella delle correzioni utensile, eseguire il programma O1004 elaborato da quattro utensili e misurare i diametri di ciascun segmento separatamente Φ Di e lunghezza Li (i=2, 1, 4, 3), calcolare l'errore di lavorazione. Per il coltello di riferimento, utilizzare l'operazione MDI o il movimento passo-passo per compensare il valore di errore del portautensile e regolare la posizione iniziale del programma; Per gli utensili non di riferimento, da un lato, l'offset utensile viene corretto in base all'offset utensile originale, e il nuovo offset utensile viene reinserito nelle colonne offset X e Z della tabella correttori utensile; D'altra parte l'errore di lavorazione dell'utensile di riferimento dovrebbe essere inserito anche nella colonna usura di questa riga. Se si utilizza il metodo di deviazione assoluta dell'utensile per l'allineamento approssimativo dell'utensile, richiamare il programma O1005 per il taglio di prova e compensare gli errori di lavorazione di ciascun utensile nella colonna di usura corrispondente al suo numero di deviazione utensile.
