数控刀范文1
关键词：数控刀具；数控机床；刀具系统；设计优化
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-
加强刀具选择与优化刀具系统设计，将有助于降低企业刀具使用成本投入，更有利于提高数控机床生产效率。本文将简要阐述加强数控刀具管理、促进数控机床增效，并就数控机床，深入探讨数控车刀选择与优化刀具系统设计。
1 数控刀具的分类
1.1 根据数控刀具结构分类
就数控刀具结构而言，其可被简单划分为整体式、镶嵌式及减振式三大类。就镶嵌式数控刀具而言，其可被划分为机夹式及焊接式两类。就机夹式数控刀具刀体结构而言，其又可被划分为不转位及可转位两类。减振式数控刀具的适用情况：若刀具工作臂长，直径的比值过大，则往往使用减振式数控刀具以减少刀具振动，提高数控产品加工精度。
1.2 根据数控刀具制作材料分类
就数控刀具制作材料而言，其可被简单划分为高速钢刀具及硬质合金刀具、金刚石刀具三大类。通常情况下，高速钢属型坯材料，相对于硬质合金，高速钢的韧性更好，而其耐磨性、硬度及红硬性更差，因此高速钢刀具不适合用于高速切削及高硬度材料切削。相对于高速钢刀具及金刚石刀具，硬质合金刀具的切削性能更高，其在数控车削领域得到了广泛的应用。硬质合金刀片已经出现了标准规格系列产品，其具体切削性能及技术参数主要为其生产厂家提供。金刚石类刀具在难加工、高强度、高硬度、有色金属切削加工行业的应用较为普遍。
1.3 根据切削工序分类
就切削工序而言，数控车削刀具分为内孔、外圆、内螺纹、外螺纹及切槽、切端面环槽、切端面、切断等。数控车床机夹可转位刀具一般属标准规格，机夹可转位刀具的刀体及刀片均属标准规格，刀片材料以涂层硬质合金、硬质合金及高速钢为主。数控车床机夹可转位刀具类型以外圆刀具、内圆刀具、外螺纹刀具、内螺纹刀具、孔加工刀具（包括镗刀、中心孔钻头、丝锥等）切断刀具为主。机夹可转位刀具加固不重磨刀片常用结构有螺钉、杠销、螺钉压板、楔块等。就切削方式而言，数控车床所用刀具可分为圆表面切削刀具、中心孔类刀具、端面切削刀具。
2 数控加工刀具特点
2.1 刀具或刀片的经济寿命指标及耐用度的合理性
现阶段，数控加工刀具生产过程中，刀具质量测量的依据为刀具耐用度。切削刀具批量生产时，各刀具工件材质及材料间均或多或少地存在某些差异，原因是切削刀具生产将不可避免地受到某些客观因素的影响，如刃磨质量，所以，同一生产环境下生产的切削刀具，其耐用度也将不尽相同。就数控方面而言，刀具耐用度平均指标及其可靠指标Tp均应具备齐全。通常情况下，刀具标准可靠度不宜低于0.9。
2.2 刀片或刀具方便切削控制
因数控机床的各设备均存在多个刀具，且切削量相当大，则切削塑性金属过程中，必须确保刀具未被切屑缠绕及工艺和工件装备均应控制其切削不随意喷溅，以确保切削操作人员的安全及零件输送与定位，且避免其影响到切削液喷注施工质量，所以，在切削作业时做好使用振动切削、断屑块刀具等，以提高断削效果。
2.3 刀片或刀具切削参数及几何参数的典型化及规划化
数控刀具的精度应该得到切实的保证，数控刀具精度主要是指刀具形状精度、刀柄及刀片对数控机床主轴相对位置精度、刀柄及刀片拆装及转位重复精度。数控刀具切削部分几何尺寸变化幅度应该被控制在一定的范围内，不宜过大。此外，刀体刀片及刀杆反复装卸精度的稳定性应该得到控制。
2.4 优化刀柄及刀片自动换刀及定位基准系统
数控刀具更换的自动化及快速性要求刀柄及刀片高度的规格化、通用化及系列化，且刀具应该具备调整及控制尺寸的功能或自动补偿刀具磨损的装置，以加快刀具换刀调整速度。
3 刀具选择
3.1 数控刀具型号
国内外刀具厂商统一标准为ISO。若编号不同，其代表的刀具参数亦不同，则数控刀具选择时，应以其具体几何参数为参考依据。
3.2 刀片形状选择
3.2.1 数控车刀片形状主要由加工部位形状所决定，且其也为刀具选择的重要参考依据之一。数控车刀片形状主要包括刀尖角、刀具主偏角、刀具有效刃数等，通常情况下，刀尖强度随着刀尖角的增大而逐渐增强，若刀尖角小，其也不会对任何方面造成干涉。针对刀尖角小的刀具，其最佳使用范围为复杂型面，即沟槽或下坡型面开挖。表1列出了刀片形状选择所涉及的相关内容：
3.2.2 刀片类型。刀片类型主要是指刀具是否存在中心孔或断屑槽，选定刀体之后，可用刀片可适当确定为一类或几类。通常情况下，A、G、N等正反面均设置有刀刃的类型更容易被选中，理由是这三类刀片类型有助于刀片利用率的提高。
3.2.3 刀尖半径。刀尖圆弧半径事关数控刀具切削效率、被加工工件精度及其表面粗糙度等。就刀尖最大进给量与其圆弧半径间的关系而言，最大进给量应该≤80%刀尖圆弧半径，不然，其势必会导致刀具切削条件恶化或出现打刀及螺纹状问题。所以，在选择刀具时，一定要确保刀具的刀尖圆弧半径应该≥1.25倍最大进给量。
3.2.4 就小余量而言，若车削为小进给量，则其刀尖圆弧半径也应该足够小；若车削为大进给量，则其刀尖圆弧半径应该足够大。通常情况下，就精加工而言，刀具刀尖圆弧半径被设定为0.2、0.4或0.8；就半精加工而言，刀具刀尖圆弧半径被设定为0.4、0.8或1.2；就粗加工而言，刀具刀尖圆弧半径被设定为0.8、1.2、1.6或2.4。
3.3 车刀类型选择
3.3.1 选择刀具时，其要求刀具强度应该达到一定标准，且严禁与工件间发生冲突。就刀具刀杆头部形式而言，其应该以直头及主偏角为主要指标。偏头形式多样，则在刀具使用过程中，应该协调好刀片类型与工件形状间的关系。
3.3.2 选择车刀类型时，应该以刀具主偏角为依据。通常情况下，若工件存在直角台阶，其刀杆主偏角应该≥90°。就粗车而言，工件刀杆主偏角应为45°～90°；就精车而言，工件刀杆主偏角应为45°～75°。若工艺系统刚度足够，则工件主偏角应该足够小；若工艺系统刚度较弱，则工件主偏角应该足够大。
3.3.3 选择刀片卡紧方式。目前，刀具刀片卡紧方式主要分为C、D、M、P、S，具体选择何种刀片卡紧方式应以刀片形状及切削强度为参考依据。
3.4 刀杆尺寸选择
3.4.1 刀杆基本尺寸包括刀杆长度及宽度、刀尖高度，就标准系统尺寸内，刀杆长度、宽度及高度间均为一一对应的关系。刀杆尺寸应该与机床匹配，且
刀尖高度应该在刀夹及刀垫的协助下方能与机床匹配。
3.4.2 刀杆长度确定依据应为夹持悬伸量及长度。就外圆刀杆而言，通常情况下，其悬伸量应为1.5倍刀尖高度。此外，刀具加工部位位置及孔深应由内孔刀悬伸量为参考依据。
4 刀具系统的设计优化
4.1 工位刀具系统
就工位刀具系统而言，应该尤其关注机床与卡具、工件与刀具间的碰撞及干涉问题，其主要表现为：
4.1.1 若刀具安装方向为径向，其长度如果过长，则势必会导致机床内壁与刀具于刀位转换过程中发生碰撞现象。
4.1.2 若刀具处于邻刀位位置，则其对工件的干涉将发生在大直径带小孔工件加工过程中，尤其是在孔加工刀具时，此种干涉现象尤其普遍。此外，刀具与卡具间相互干涉现象也易发生于小直径内孔加工过程中，若工件直径较大，则加工部位与中心位置间的间距应该足够大。
4.1.3 刀具系统调试过程中，如果机床内壁与刀具间相互干涉与否不能被准确判定，则应该合理绘制刀具干涉图。因刀架工位数量较多，则刀夹相邻角度会相应变小，并最终致使无干涉区范围缩小。若加工工件直径较大，则其无干涉区应该相应扩大，这样便可有效改变装刀位置及减小刀具长度，例如尽量隔开孔加工刀具等。
4.2 刀架最大转动惯量
就刀架最大转动惯量而言，若刀夹重量较大、镗杆直径加大及其长度过长，则应该精确计算出刀架转动惯量，以确保最大转动惯量被控制在允许值范围内。
5 结语
数控加工刀具可简单划分为两大类，即模块化刀具及常规刀具。模块化刀具是数控加工刀具未来的发展方向，相对于常规刀具，模块化刀具具备众多独特的优势，即换刀停机时间相对缩短，从而实现了数控生产加工效率的提高；换刀速度相对加快及刀具安装时间大大缩短，从而实现了小批量数控产品生产经济性的提高；刀具合理化及标准化程度相对更高；刀具管理水平及数控柔性加工水平等相对更高；刀具的利用率得到了扩大，且刀具的性能实现了最大化发挥；刀具测量工作中断现象被消除，从而实现了线外预调的目的。
综上，刀具选择及刀具系统设计优化过程中，应该综合考虑刀具使用数量的减少、刀具使用成本的降低、工件产品加工质量及效率的提高等，并基于分析的基础上，选择高层次刀具等。
参考文献
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数控刀范文2
关键词：FANUC?摇0i数控车；对刀；数控机床；程序
中图分类号：G642.41 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2012）04-0030-02
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，随着数控技术的发展，数控加工机床被普遍使用。一个熟练的数控机床操作者必须要掌握对刀这一基本技能。在实际生产中，对刀效率和对刀误差直接影响数控加工效率和加工零件的精度。
不同的数控系统对刀方法略有不同，但对刀原理基本一致，只要知道数控系统的对刀原理，结合具体系统的使用说明，我们就可以进行对刀操作。但数控系统的对刀方法有多种，这就要求我们知道各种对刀方式的优缺点以及使用条件。下面以FANUC?摇0i数控车系统为例进行说明。
一、为什么要对刀
通常，我们对某一零件进行数控加工。首先是数控编程人员对零件的设计图纸进行分析，确定加工方案，然后选取工件上一点作为坐标系原点进行编程，我们称之为程序坐标系和程序原点。该点的确定原则为容易确定和方便编程计算，一般与零件的工艺基准或设计基准重合，因此也被称作工件原点，以此建立的坐标系也称工件坐标系。数控编程是以工件坐标系为基础进行的，而零件加工是在数控车床上进行的。数控车床通电后，如果系统检测元件采用增量编码器时，必须进行手动返回参考点，其目的是建立数控车床进行位置测量、控制、显示的统一基准，以建立机床坐标系。如果系统检测元件采用绝对编码器时，数控车床通电后机床坐标系同时建立，不需要进行手动返回参考点操作。现在我们可以知道工件坐标系与机床坐标系二者没有任何联系，为了将二者联系起来，我们就要进行对刀操作。
二、FANUC系统确定工件坐标系有三种方法
第一种是通过对刀将刀偏值直接输入参数从而获得工件坐标系。这种方法操作简单，可靠性好。通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不卸刀具、不改变刀偏值，工件坐标系就不会变，即使更换刀片，只要稍加修正，工件坐标系还在原来的位置，断电、重启机床也不会影响坐标系位置。
第二种是在程序中G50之后指定一个值来设定工件坐标系，对刀后需将刀具上的点，比如刀尖，移动到G50设定的坐标位置才能加工。
第三种方法是运用MDI设定六个坐标系，G54~G59，这种坐标系可以通过外部工件零点偏移值或工件零点偏移值来改变其位置。改变外部工件零点偏移值或工件零点偏移值三种方法分别是从MDI面板输入，用G10或G50编程，用外部数据输入功能。
三、试切对刀
对刀一般可分为手动对刀和自动对刀，目前，绝大多数数控机床都采用手动对刀。其中手动对刀又分四种方法：定位对刀法、光学对刀法、ATC对刀法、试切对刀法，但无论采用哪种对刀方式，皆因手动和目测等误差，对刀精度有限，最终还要通过试切加以修正。下面以采用FANUC?摇0i数控系统的CK6150数控车床为例，具体步骤如下。
工件和刀具装夹完毕，在手动工作方式下，让主轴旋转，移动刀架使刀尖车削零件外圆，然后保证X方向不动，按原路退出，主轴停止，测量零件外圆尺寸，读取数值X1，将测量值X1输入到刀具参数中刀具补偿、形状相应的的补偿号中，系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。再移动刀具试切工件外端端面，在相应的刀具参数中刀具补偿、形状相应的的补偿号中输入Z0，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值，即得到工件坐标系Z原点的位置。此时将程序原点O设在工件端面，即将工件坐标系与机床坐标系建立关联。在程序中使用Taabb就可以成功建立出工件坐标系，其中aa为对应的刀具号（取值范围00~99），bb为对应的补偿号（取值范围00~99）。事实上，通过此法对刀仍然存在误差，需在粗加工后，进行精确测量并进行修正，这样就可保证加工零件尺寸在要求公差范围内。
四、对刀技巧
在日常生产中，我们通常将上面对刀过程调整为工件和刀具装夹完毕，先测量工件直径得到数值X1，然后旋转主轴，移动刀尖至刚才测量处，在刀具参数中刀具补偿、形状相应的的补偿号中输入X1+0.2，Z方向对刀方式不变，然后运行程序加工，因为对刀过程中放大了测量尺寸，所以最终零件尺寸也会被放大，用千分尺测量零件，得到直径X2，用X2减零件标注尺寸（有公差要求的取公差中间值），将得到的差值通过“+输入”方式补偿到对应补偿号中，这种方法对刀既有效率又准确。又因在程序中使用Taabb方式建立工件坐标系，我们可以为同一把刀建立不同的坐标系，例如T0101，T0102，T0103……来加工不同长度的工件，程序稍加调整而不用重新对刀。
数控刀范文3
关键词：对刀；坐标系；找正器
目前我国已经成为机械制造大国，设备的拥有量名列前茅，数控机床在设备总量中占有的比例越来越大。对于一名数控操作工来说，对刀是加工中的主要操作和重要技能。在一定条件下，对刀的精度可以决定工件的加工精度，同时对刀的效率直接影响数控加工效率。下面以FANUC 0i数控系统为例论述数控铣床的对刀原理及方法。
一、对刀的概念
一般情况下，数控编程员根据图纸，选定一个便于编程和对刀的坐标系及其原点，这个原点称为程序原点。程序原点一般与工件的工艺基准或设计基准重合，因此又把程序原点称为工件原点。
数控铣床通电后，要进行回零操作，目的是建立数控机床的位置测量、控制、显示的统一基准，这个基准点就是机床原点，它的位置由机床位置传感器决定。图1中M点为机床原点，W点为工件原点。
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图1
所谓对刀，其实就是在机床上测量机床原点与工件原点之间的偏移距离，并设置程序原点在以刀尖为参照的机床坐标系中的坐标。
二、对刀方法
数控铣床对刀可分为两大类：一是用加工刀具直接试切对刀，这种对刀方法在数控铣床上应用的较少，只适用于来料为没有加工过的毛坯件；二是使用找正器等对刀工具来对刀，这种方法刀具不与工件直接接触，所以适用于来料经过粗加工或精加工的毛坯件和对已加工过的工件进行修复。下面论述使用找正器在数控铣床上对刀的几种方法。
（一）常用找正器的种类
X、Y轴常用的找正器有标准验棒、偏心式找正器、光电式找正器、百分表及表架等，辅助工具有塞尺等。Z轴对刀使用工具有刀具长度测量仪、Z轴对刀仪、量块、塞尺等。
无论使用何种找正工具，它的找正原理是相同的，都是利用找正器来确定主轴的中心及刀尖与找正边的关系。
（二）使用偏心式找正器进行X、Y轴对刀的方法
1.分中法（如图2）。这种方法适用于程序原点在对称中心的工件。
（1）在刀柄上安装找正器，并将刀柄装入主轴，在MDI下运转主轴，转速为500r/min；
（2）快速移动各轴，逐渐靠近工件，将找正器的测量部分靠近工件X的正向表面，主轴沿X的负方向逐渐移动，使用手轮微量移动靠近工件，观察找正器状态：
①未接触工件时，找正器下半部分偏摆不定。
②接触工件后，随着距离的逐渐缩小，找正器的下半部分受到工件边缘的约束，偏摆幅度逐渐缩小，最后逐渐没有偏摆。
③逐渐缩小移动倍率，找正器上半部分继续移动，超过相切的临界状态后，找正器的上下部分突然错开一段距离，如果当前档位足够小（×1），则记录下当前机床坐标系X轴的数值。如果还在较大档位（×10或×100）则退回未错位前的位置，缩小档位继续靠近工件，直至确定发生偏移的精确值，即为X1。
（3）将主轴提起，Y轴不动，X轴移到工件的负向表面；
（4）用同样的方法得到工件X的负向表面机床坐标系X2的值；
（5）计算（X1+X2）/2，将值输入OFSET中G54的X位置；
（6）用X轴的找正方法找正Y轴，得到Y1和Y2，
并将（Y1+Y2）/2的值输入OFSET中G54的Y位置；
工件的X、Y轴找正完成。如图：
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图2 分中原理图3 工件坐标系界面
2.单边推算法（单边靠，如图4）。这种方法适用于程序原点位于工件边缘某一角的情况。
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图4 单边推算法原理 图5 相对坐标系清零界面
X、Y轴的找正过程：
（1）找正器的使用与分中法时相同。将找正器与工件X正方向的基准边对正，此时主轴的中心与基准边相差找正器工作部分的半径；
（2）按面板上的POS键，选择相对坐标系，将X轴清零；
（3）升起主轴，参照相对坐标系将主轴向X正方向移动找正器工作半径R；
（4）按OFSET键，选择坐标系界面，光标指在G54X处，输入X0按测量键，此时X轴对刀完成。
用同样的方法可完成Y轴的对刀。
3.圆柱形工件X、Y轴的对刀方法。
表面为圆柱形的工件程序原点一般在圆柱截面的中心，对刀时可以用分中法，也可以用百分表对刀。具体方法如下：
（1）将圆柱形工件夹正，圆柱侧面与工作台垂直；
（2）将带有磁力表座的表架吸于主轴的轴头上，安装百分表，表的触杆指向要穿过工件的中心；
（3）用手转动表架，不断调整百分表与工件圆柱面的距离（可调表架和X、Y轴）；
（4）当触杆与工件表面完全接触后，只有表针摆动时，根据表针的偏转方向判断高低点，通过移动X、Y轴来调整。直至表架转动时表针不动或摆动极小时找正完成；
（5）此时主轴的中心与工件的中心同轴，选择坐标系界面，光标指在G54X处，输入X0按测量键，光标指在G54Y处，输入Y0按测量键。X、Y轴的对刀完成。
（三）数控铣床Z轴的对刀方法
Z轴对刀是要确定当前加工刀具的刀尖在机床坐标系中的位置，不能使用其他工具来代替刀具来对刀。常用的对刀有两种，一是直接试切工件的上表面，二是借助于中间测量工具来对刀，如量块、塞尺等。下面论述用塞尺来对Z轴的方法。
1.当工件的上表面为Z向的对刀面。
（1）主轴停转，将刀具移动至工件正上方，用塞尺放于刀具和工件之间，刀具慢慢下移的同时塞尺要来回移动，调节刀具、塞尺、工件三者距离至塞尺移动时松紧合适
（2）取出塞尺，读出当前机床坐标系中Z值，并将Z值减去塞尺的厚度，将结果输入OF SET中G54的Z值中。Z轴对刀完成。如图所示。
2.当工件的底平面为Z向的对刀面。
（1）主轴停转，将刀具慢慢移动到工件底平面所在的基准上方（如工作台），用塞尺放于刀具和工作台之间，刀具慢慢下移的同时塞尺要来回移动，调节刀具、塞尺、工作台三者距离至塞尺移动时松紧合适。
（2）取出塞尺，将相对坐标系中Z轴清零，主轴升到要到达的高度值（升高的值减塞尺的厚度）。
（3）选择坐标系界面，光标指在G54Z处，输入Z0按测量键，此时Z轴对刀完成。如图所示。
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图6 Z轴基准平面在上表面 图7 Z轴基准平面在底平面
三、对刀的注意事项
1.对刀后在G54的设定中，值均为负数。
2.对刀时注意逐渐缩小微量移动档位，最终确定在最小档（×1）。
3.注意安全移动机床主轴，避免危险动作。
4.分中对刀时X1、X2、Y1、Y2值应从机床坐标系中读取。
5.Z轴对刀时使用加工的刀具对刀，不可使用找正器（或标准棒）对刀。
6.调节Z向位置时，Z轴的移动速度要慢，防止挤坏刀具、塞尺及工件。
数控刀范文4
关键词:数控车床 回转刀架 正转 反转 PLC
数控机床是一种机电一体化产品,其综合了自动控制、电子计算机、自动检测及精密机械等方面的技术。该系统通过处理相应的指令程序,可以自东完成信息的输入、译码和运算,从而完成控制机床运动和加工的过程。数控机床与普通车床相比,具有加工精度高,质量稳定、适应性、效率高、操作劳动强度低等优点。
经济型数控车床是我国当前数控车床的主流产品,主要是因为其价格低廉,设备费用投入较少。我国已有十余家企业生产规模达到年产千台以上。
经济型数控车床比较适合目前国内市场的需要,所谓的经济型数控机床就是在普通的机床上面加装数控系统的自动化机床。经济型数控机床主要依靠控制系统精度和机床本身的机械传动精度这两方面来保证和提高被加工零件的精度。由于数控车床的进给传动系统必须对进给位移的位置和速度同时实现自动控制,所以,数控车床与普通卧室车床相比,应具有更好的精度,以确保机械传动系统的传动精度和工作稳定性。
经济型数控车床为了能在工件的一次装夹中完成多工序加工,减少多次安装所引起的加工误差,缩短辅助时间,必须带有自动回转刀架。自动回转刀架一般四工位六工位和八工位这几种形式。根据机械定位方式的不同,自动回转刀架可分为三齿盘定位型和端齿盘定位型等。根据安装方式的不同,自动回转刀架可分为卧式和立式两种。其中端齿盘定位型虽然结构较简单,但是换刀时刀架需抬起,换刀速度较慢且密封性较差。三齿盘定位型又叫免抬型相对而言结构较复杂,但其换刀时刀架不抬起,因此换刀时速度快且密封性好。
自动回转刀架为了更好的承受加工时的切削抗力,在结构上必须要求有良好的刚性和强度。自动回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构以保证转位具有高的重复定位精度。自动回转刀架的自动换刀由控制系统和驱动电路来实现的。
1、自动回转刀架工作过程
电动刀架由机械换刀机构、电动机、发讯盘等组成。系统发出换刀信号时,刀架电机正转,通过升降机构和减速机构将刀体上升至一定位置,离合盘带动上刀体旋转到所选择刀位,这时发讯盘发出到位到位的信号,此时刀架电机反转,完成初定为以后上刀体下降,齿牙盘啮合,完成精确定位,并通过升降机构锁紧刀架。
2、控制系统设计
此次控制设计的是采用PLC来实现的刀架换刀过程。PLC对控制刀架的I/O进行逻辑处理和运算,以实现刀架的顺序控制。系统还要设计一些相应的参数对换刀过程进行调整来保证换刀能正确进行。此次设计采用的是西门子S7-200编程软件进行程序设计。
2.1 控制电路硬件
刀架电气控制部分的主电路主要是通过控制刀架电机的正转和反转来控制刀架的正转和反转。刀架控制的PLC输入输出控制回路中每把道具都有一个固定的刀号,通过PNP型霍尔开关并接一电阻进行到位检测。
2.2 PLC控制流程
数控刀架换刀有手动换刀和通过T指令进行自动换刀两种模式。手动换刀是指将机床调到手动状态,通过刀位选择按键进行目的刀位选择,有的系统是利用记数的形式来实现,例如通过检测刀位选择信号的状态,如果按下刀位选择按键,计数器的数值发生改变,系统选择也会发生相应的改变;有的系统是利用波段开关的形式进行实现,比如说也可以采用单键换刀,一个短促的按键可以换下一个刀位。T指令换刀是直接通过编程刀号作为目的刀位进行换刀。刀架电机顺时针旋转时为选刀过程,逆时针旋转时为锁紧过程,选刀监控时间和锁紧监控时间由PLC定时器决定。
2.3 PLC控制程序
PLC程序部分包括换刀刀号或编程刀号的读入、刀位判断比较、正转寻刀监控及反转锁紧延时监控等。由于篇幅的限制,在此只介绍自动换刀过程。
自动换刀的PLC控制系统,采用字节传送指令将当前刀位开关信号转换成当前刀号存放到继电器中,在T选通信号的作用下将当前刀号和指令刀号进行比较,如果不相等则置位,刀架电机开始正向旋转;刀架在正向旋转的过程中不停的对刀位输入信号进行检测,刀架中的每把刀具各有一个霍尔位置检测开关,各个刀具按顺序依次经过发磁体位置产生相应的刀位信号。当产生的刀位信号和指令刀号相一致的时候,PLC认为所选刀具已经到位。刀具到位以后,刀架仍继续正向旋转一段时间,这一时间由时间继电器来设定,不能太长,过长会造成手动或自动换刀时目的刀位不正确,过短会造成有些刀架换不到位,特别是手动换刀时会因为找不到下一个刀位而在原位转换,这个时间的设定在调试时要根据情况具体调定。自动换刀时延时一定时间以后,电机停止正向旋转,刀架开始反转,其实就是刀架锁紧的过程,这个过程会延续一段时间,直到刀架锁紧到位停止,但反转时间也不宜过长或过短。过长有可能烧坏电机或造成电机过热空开跳闸,时间过短有可能造成刀架不能够锁紧。刀架锁紧以后,整个换刀过程结束。
当然,在设计中还要考虑一些保护和安全因素,如刀架电动机长时间旋转,而检测不到刀位信号,则认为刀架出现故障,立即停止刀架电动机,以防止将其损坏并报警提示;刀架电动机过热报警时,停止换刀过程,并禁止自动加工等。
3、结论
回转刀架在数控车床中占有重要地位。回转刀架如果转位不到位或又很大误差,会使加工的工件报废。因此在设计时除了结构的合理之外,还综合考虑了精度等。刀架的回转精度用步进电机控制,因此选用的步进电机的步距角是受刀架精度影响的。
数控刀范文5
【关键词】二轴联动；数控加工；球头铣刀；应用研究
1球顶刃口曲线设计难点及解决方法
螺旋刃口的设计难点 令球头铣刀的球面方程为
r={（R2-z2）?cosf，（R2-z2）? sinf，z} （1）
式中：R――球面半径 z，f――球面参数 球面上与轴线成定角y 的刃口曲线应当满足微分方程
（2）
当R2tan2y-z2sec2y Rsiny 时微分方程无实解，也即在此部分球面上设计不出与轴线成y 角的刃口曲线。后续平面刃口曲线 由于在球头上z∈[Rsiny，R]的部分区域内设计不出与轴线成y 角的刃口曲线，因此只能用其它刃口曲线替代，最简单的方法是用平面刃口曲线替代。如要保证刃口曲线在连接点处的一阶导数连续，且前角相等，取z=Rsiny 的刃口曲线点作为连接点并不合适。由《球头铣刀刃口曲线的求解及螺旋沟槽的二轴联动数控加工》可知，磨削沟槽时砂轮的轴向、径向进给速度分别为
（3）
（4）
式中：r―沟槽底部所在的截圆半径 w―刀体回转角速度
当加工接近z=Rsiny 的沟槽时，进给速度vz、vg均趋于无穷大，这在实际制造中是无法实现的。因此，在选择连接点时，应离开z=Rsiny 一定距离，避免因进给速度剧变而给工程实现带来的困难，选取z=Rsin（y -y0）（y0>0）即可解决这一难题。 下面的问题是求平面方程。虽然许多文献均提及这一问题，但均未给出数学模型，故简介如下：由《球头铣刀刃口曲线的求解及螺旋沟槽的二轴联动数控加工》可求出z=Rsin（y-y0）时得到的刃口点A的坐标（ x1，y1，z0）（如图2所示）以及A点刃口的切线向量为
r1’=（ x1’，y1’，z1’） （5）
由A 点作Z 轴垂线交Z 轴于B 点，则B 点坐标为（0，0，z0），因此刃口所在平面除过A 点和切向量r1’外，还需过与AB 成g 角的前刀面上的截线AC，由直角三角形ABC 中∠C=p/2，∠BAC=g（前角）可知，C 点坐标（ x*，y*，z0）满足方程组
（6）
由上述方程组求出x*和y*，则刃口所在平面方程为
{x1’，y1’，z1’}×{x*-x1，y*-y1，0}×{x-x1，y-y1，z-z0}=0
即
z1（’ y1-y*）（ x-x1）+z1（’ x*-x1）（ y-y1）+[ x1（’ y*-y1）-y1（’ x*-x1）]（ z-z0）=0 （7）
平面方程（7）与球面方程（1）的交线即为刃口曲线。显然，这一刃口曲线既与原设计刃口在连接处连续，又对应前刀面有前角g。后续螺旋刃口曲线 如许多文献所述，平面刃口不利于排屑，有文献提出用椭圆柱与球面交线作为刃口曲线的设想，其目的也是有利于排屑。为使本文不致过于冗长，这里仅对采用另外两种定义（与经线成定角和等螺距）的刃口曲线替代球头上z∈[Rsin（y-y0），R]部分刃口曲线的思路作一简介。 事实上，《球头铣刀刃口曲线的求解及螺旋沟槽的二轴联动数控加工》已给出了与经线成定角和等螺距两种刃口曲线的整套计算公式，因此关键在于连接点处的计算。这比采用平面刃口法更易处理，只需将点A（ x1，y1，z0）的参数f=f（ z0）设为求替代刃口曲线在该点相应参数f 时的积分初值即可，这相当于将与经线成定角（或等螺距）的螺旋线连接到已有的与轴线成定角的螺旋线上，由于前角一致，故可按《球头铣刀刃口曲线的求解及螺旋沟槽的二轴联动数控加工》的相应方法进行加工，即可得到复合型的两段螺旋刃口及沟槽。
2 球顶刃口曲线的加工问题
除可用平面曲线对球顶刃口曲线进行修正外，用上述与经线成定角或等螺距的螺旋刃口作为后续刃口曲线时都会遇到《球头铣刀刃口曲线的求解及螺旋沟槽的二轴联动数控加工》提及的加工问题，即当加工至半径满足（R2-z2）?
3 CNC加工中心与应用分析
3.1CNC加工中心
CNC加工床，在广、江浙沪一带有人叫“CNC加工中心”，是一种装有程序控制系统的自动化机床。，（数控机床）是计算机数字控制机床（Computer numerical control）的简称，是一种由程序控制的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，通过计算机将其译码，从而使机床动作并加工零件。通过刀具切削将毛坯料加工成半成品成品零件等。
3.2CNC加工（CNC Machining）
数控加工是指用数控的加工工具进行的加工。CNC指数控机床由数控加工语言进行编程控制，通常为G代码。数控加工G代码语言告诉数控机床的加工刀具采用何种 笛卡尔位置坐标，并控制刀具的进给速度和主轴转速，以及工具变换器、冷却剂等功能。数控加工相对手动加工具有很大的优势，如数控加工生产出的零件非常精确并具有可重复性；数控加工可以生产手动加工无法完成的具有复杂外形的零件。数控加工 技术现已普遍推广，大多数的机加工车间都具有数控加工能力，典型的机加工车间中最常见的数控加工方式有数控铣、数控车和数控EDM线切割（电火花线切割）。
进行数控铣的工具叫做数控铣床或数控加工中心。进行数控车削加工的车床叫做数控车工中心。数控加工G代码可以人工编程，但通常机加工车间用CAM（计算机辅助制造）软件自动读取CAD（计算机辅助设计）文件并生成G代码程序，对数控机床进行控 制。 技术领先的数控机床品牌有Hass、DMG （Deckel Maho Gildemeister）、Mazak、Mori Seiki、Fadal和 Wasino。
4结语
本文内容仅反映了球头铣刀非数控加工原理的基本框架，如需在工艺上实现该加工方法，则需根据其他文献及本文框架补齐相应的非主干模型，再用于指导生产。
【参考文献】
1邵建华，C.Y.Chan，刘鹄然.在简易数控刃磨机上加工旋转锉[J].工具技术.2004年04期
数控刀范文6
【关键词】数控加工；刀尖半径补偿；编程
中图分类号：TH69文献标识码A文章编号1006-0278（2013）06-168-02
一、引言
编制数控车床加工程序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，如图1a所示的P点就是理论刀尖。但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧（一般圆弧半径R是0.4―1.6之间），如图1b所示X向和Z向的交点P称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时起作用的切削刃是圆弧的切点A、B，它们是实际切削加工时形成工件表面的点。很显然假想刀尖点P与实际切削点A、B是不同点，所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿，仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工，势必会产生加工误差。
二、假想刀尖的轨迹分析与偏置值计算
用圆头车刀进行车削加工时，实际切削点A和B分别决定了X向和Z向的加工尺寸。如图2所示，车削圆柱面或端面（它们的母线与坐标轴Z或X平行）时，P点的轨迹与工件轮廓线重合；车削锥面或圆弧面（它们的母线与坐标轴Z或X不平行）时，P点的轨迹与工件轮廓线不重合，因此下面就车削锥面和圆弧面进行讨论：（见图2）
（一）加工圆锥面的误差分析与偏置值计算
如图3（a）所示，假想刀尖P点沿工件轮廓CD移动，如果按照轮廓线CD编程，用圆角车刀进行实际切削，必然产生CDD1C1的残留误差。因此，实际加工时，圆头车刀的实际切削点要移至轮廓线CD，沿CD移动，如图3（b）所示，这样才能消除残留高度。这时假想刀尖的轨迹C2D2与轮廓线CD在X向相差 Z。设刀具的半径为r，可以求出：（见图3）
（二）加工圆弧面的误差分析与偏置值计算
圆头车刀加工圆弧面和加工圆锥面基本相似。如图4是加工1/4凸凹圆弧，CD为工件轮廓线，O点为圆心，半径为R，刀具与圆弧轮廓起点、终点的切削点分别为C和D，对应假想刀尖为C1和D1。对图4（a）所示凸圆弧加工情况，圆弧C1D1为假想刀尖轨迹，O1点为圆心，半径为（R+r）；对图4（b）所示凹圆弧加工情况，圆弧C2D2为假想刀尖轨迹，其圆心是O2点，半径为（R-r）。如果按假想刀尖轨迹编程，则要以图中所示的圆弧C1D1或C2D2（虚线）有关参数进行程序编制。
三、刀尖圆角半径补偿方法
现代数控系统一般都有刀具圆角半径补偿器，具有刀尖圆弧半径补偿功能（即G41左补偿和G42右补偿功能），对于这类数控车床，编程员可直接根据零件轮廓形状进行编程，编程时可假设刀具圆角半径为零，在数控加工前必须在数控机床上的相应刀具补偿号输入刀具圆弧半径值，加工过程中，数控系统根据加工程序和刀具圆弧半径自动计算假想刀尖轨迹，进行刀具圆角半径补偿，完成零件的加工。刀具半径变化时，不需修改加工程序，只需修改相应刀号补偿号的刀具圆弧半径值即可。需要注意的是：有些具有G41、G42功能的数控系统，除了输入刀头圆角半径外，还应输入假想刀尖相对于圆头刀中心的位置，这是由于内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置不同。
当数控车床的数控系统具有刀具长度补偿器时，直接根据零件轮廓形状进行编程，加工前在机床的刀具长度补偿器输入上述的 Z的值，在加工时调用相应刀具的补偿号即可。对于有些不具备补偿功能经济型数控系统的车床可直接按照假想刀尖的轨迹进行编程，即在编程时给出假想刀尖的轨迹，如图3（b）和图4所示的虚线轨迹进行编程。如果采用手工编程计算相当复杂，通常可利用计算机绘图软件（如AutoCAD、CAXA电子图版等）先画出工件轮廓，再根据刀尖圆角半径大小绘制相应假想刀尖轨迹，通过软件查出有关点的坐标来进行编程；对于较复杂的工件也可以利用计算机辅助编程（CAM），如用CAXA数控车软件进行编程时，根据给出的刀尖半径和零件轮廓数控系统会自动计算出假想刀尖轨迹，通过软件后置处理生成假想刀尖轨迹的加工程序。刀尖半径补偿有两种方式：编程时考虑半径补偿和由机床进行半径补偿。对于有些不具备补偿功能数控系统应该采用编程时考虑半径补偿，对于这类数控系统当刀具磨损、重磨、或更换新刀具而使刀尖半径变化时，需要重新计算假想刀尖轨迹，并修改加工程序，既复杂烦琐，又不易保证加工精度。
