Phương pháp căn chỉnh công cụ chính xác cho máy tiện CNC!
Bài viết này là một bài viết rất thực tế. Đầu tiên, giới thiệu nguyên lý và phương pháp căn chỉnh dao thường được sử dụng trên máy tiện CNC; Tiếp theo, bốn phương pháp cắt thử thủ công và căn chỉnh dụng cụ cho hệ thống tiện CNC Huazhong Century Star đã được giới thiệu; Để cải thiện độ chính xác căn chỉnh dao, phương pháp cắt thử tự động được điều khiển bởi chương trình đã được thiết kế dựa trên ý tưởng "cắt thử tự động → đo lường → bù lỗi" và bốn phương pháp căn chỉnh dao chính xác đã được tóm tắt và giới thiệu
Phương pháp căn chỉnh nguyên lý và dụng cụ của quá trình cắt thử trên máy tiện CNC
Sự hiểu biết sâu sắc về nguyên lý căn chỉnh dao của máy tiện CNC có ý nghĩa hướng dẫn cho người vận hành duy trì tư duy căn chỉnh dao rõ ràng, thành thạo các thao tác căn chỉnh dao và đề xuất các phương pháp căn chỉnh dao mới. Bản chất của việc căn chỉnh dao là xác định vị trí gốc chương trình của hệ tọa độ phôi thay đổi khi lập trình trong một hệ tọa độ máy duy nhất. Nhiệm vụ chính của việc căn chỉnh dao là lấy tọa độ máy công cụ của điểm bắt đầu của chương trình dao tham chiếu và xác định độ lệch dao của dao không tham chiếu so với dao tham chiếu.
Bài viết này thống nhất giải thích nguyên tắc và ý tưởng của phương pháp cắt thử để căn chỉnh dụng cụ: sử dụng hệ thống tiện kiểu giảng dạy Huazhong Century Star HNC{0}}T (phiên bản phần mềm ứng dụng số 5.30); Thiết lập hệ tọa độ phôi bằng lệnh G92 với tâm của mặt cuối bên phải của phôi làm gốc chương trình; Lập trình đường kính, tọa độ phôi của điểm bắt đầu chương trình H là (100, 50); Có bốn con dao được lắp trên giá đỡ dụng cụ: con dao thứ nhất là dao tiện thô hình tròn bên ngoài 90 độ, con dao tham chiếu thứ hai là dao tiện tinh hình tròn bên ngoài 90 độ, con dao thứ ba là dao cắt và con dao thứ tư là một con dao ren hình tam giác 60 độ (tất cả các ví dụ được trích dẫn trong văn bản đều giống nhau).
Như hình 1, dao tham chiếu được căn chỉnh theo ý tưởng “cắt thủ công đường tròn bên ngoài và mặt cuối của phôi, ghi tọa độ máy X và Z của điểm cắt thử A hiển thị trên CRT, sau đó đẩy ra tọa độ máy của gốc chương trình O, và cuối cùng đẩy tọa độ máy của gốc chương trình H.". Theo mối quan hệ giữa tọa độ máy công cụ của điểm A và điểm O: XO=XA - Φ d. ZO=ZA, có thể suy ra tọa độ máy của điểm gốc chương trình O. Dựa vào tọa độ phôi của H so với điểm O là (100,50), tọa độ máy công cụ của điểm H cuối cùng được suy ra như sau: XH{6}} Φ d. ZH=ZA+50. Hệ tọa độ phôi được thiết lập theo cách này dựa trên vị trí của đầu dao tham chiếu.
Hình 1 Sơ đồ cắt thử thủ công và căn chỉnh dụng cụ
Như được hiển thị trong Hình 2, do phần mở rộng và vị trí khác nhau của từng đầu cặp dao theo hướng X và Z, khi dao không tham chiếu được xoay đến vị trí gia công, vị trí đầu dao B bị lệch so với điểm A, và hệ tọa độ phôi gia công được thiết lập trước đó không còn được áp dụng. Ngoài ra, mỗi dụng cụ cũng sẽ có mức độ mài mòn khác nhau trong quá trình sử dụng, do đó độ lệch dụng cụ và giá trị độ mòn của từng dụng cụ cần phải được bù. Nguyên tắc cơ bản để đạt được độ lệch của từng dao là mỗi dao được căn chỉnh với một điểm tham chiếu nhất định trên phôi (chẳng hạn như điểm A hoặc điểm O trong Hình 1). Do tọa độ máy khác nhau được hiển thị trên CRT, tọa độ máy của dao không tham chiếu tại điểm đó được tính toán thủ công hoặc trừ khỏi tọa độ máy của dao tham chiếu tại cùng một điểm thông qua tính toán phần mềm hệ thống để có được độ lệch dao của từng dao không tham chiếu. công cụ tham khảo.
Hình 2 Độ lệch dụng cụ và độ bù mài mòn
Do nhiều yếu tố khác nhau, độ chính xác của việc căn chỉnh dụng cụ cắt thử thủ công rất hạn chế và giai đoạn căn chỉnh dao này được gọi là căn chỉnh dao thô. Để có được kết quả chính xác hơn, như trong Hình 3, một chương trình cắt thử tự động đơn giản được thiết kế trong phạm vi cho phép gia công của bộ phận trước khi xử lý. Thông qua ý tưởng "cắt thử tự động → đo → bù lỗi", vị trí bắt đầu của chương trình công cụ chuẩn và độ lệch dao của công cụ không chuẩn được điều chỉnh nhiều lần, sao cho sai số giữa giá trị lệnh xử lý chương trình và phép đo thực tế giá trị đáp ứng yêu cầu về độ chính xác. Giai đoạn căn chỉnh công cụ này được gọi là căn chỉnh công cụ chính xác.
Vì việc đảm bảo rằng điểm bắt đầu của chương trình công cụ tham chiếu ở một vị trí chính xác là điều kiện tiên quyết để có được độ lệch công cụ không tham chiếu chính xác, nên cái trước thường được sửa trước khi cái sau được sửa.
Có tính đến việc căn chỉnh dao trong hai giai đoạn này, quy trình vận hành cơ bản của phương pháp cắt thử như sau: cắt thử thủ công bằng dao tham chiếu để lấy tọa độ máy công cụ của điểm tham chiếu căn chỉnh dao → tính toán thủ công hoặc tự động lấy tọa độ Độ lệch dao của từng dao không tham chiếu → dao tham chiếu ở vị trí bắt đầu gần đúng của chương trình → dao tham chiếu được điều chỉnh bằng chương trình cắt thử và sau khi đo kích thước, giá đỡ dao được di chuyển theo từng bước hoặc MDI để bù lỗi, Sửa vị trí điểm bắt đầu của chương trình → Gọi liên tục chương trình cắt thử cho dao không tham chiếu và sửa độ lệch dao trên cơ sở bù dao ban đầu → Dao tham chiếu vẫn ở mức điểm bắt đầu chính xác của chương trình.
Hình 3 Sơ đồ cắt thử nhiều lưỡi và căn chỉnh dụng cụ
Tóm Tắt Hai Phương Pháp Căn Chỉnh Dao Thô
Công việc chuẩn bị cho việc căn chỉnh dao là giống nhau đối với từng phương pháp sau: Nhấn phím F2 trong menu con chức năng MDI của hệ thống để vào bảng độ lệch dao; Sử dụng phím ▲ và để di chuyển thanh đèn xanh đến vị trí lệch dao tương ứng cho từng dao và nhấn phím F5; Sửa đổi dữ liệu offset X và Z cho các số offset dao # 0000, # 0001, # 0002, # 0003 và # 0004 thành 0, sau đó nhấn phím F5.
1. Chọn dao tham chiếu làm dao chuẩn và tự động thiết lập phương pháp bù dao
Như được hiển thị trong Hình 1 và 4, các bước căn chỉnh công cụ như sau:
1) Sử dụng phím ▲ và để di chuyển thanh sáng màu xanh lam để căn chỉnh với vị trí độ lệch dao # 0002 của dao tham chiếu thứ 2. Nhấn phím F5 để đặt công cụ thứ 2 làm công cụ tiêu chuẩn và hàng sẽ chuyển thành thanh sáng màu đỏ.
2) Sử dụng dao tham chiếu để cắt mặt cuối bên phải của phôi và ghi lại tọa độ máy Z của điểm cắt A; Thử cắt vòng tròn bên ngoài của phôi, ghi lại tọa độ máy X của điểm A, dừng máy sau khi rút dao và đo đường kính ngoài của đoạn trục cắt Φ D.
3) Dao chuẩn quay trở lại điểm A thông qua "chạy bộ+bước" theo giá trị đã ghi và nhập các cột đường kính cắt thử và chiều dài cắt thử trong bảng độ lệch dao riêng biệt Φ D và 0.
4) Rút dao lại, chọn số dao khác với dao tham chiếu và thay đổi dao theo cách thủ công. Căn chỉnh các đầu dao của từng dao không tham chiếu với điểm A thông qua phương pháp "jog+step" trong khi quay trục chính, sau đó nhập chúng vào cột đường kính cắt thử và cột chiều dài cắt thử của số độ lệch dao tương ứng Φ D và 0 , độ lệch dao của từng dao không tham chiếu sẽ tự động được hiển thị trong cột offset X và Z.
5) Sau khi dao chuẩn quay về điểm A, MDI chạy "G91 G00/hoặc G01 X [100]"- Φ D] Z50, đặt nó vào vị trí bắt đầu của chương trình.
Hình 4: Sơ đồ thiết lập tự động bù dao cho dao chuẩn
2. Đặt tọa độ của dao tham chiếu về 0 tại điểm tham chiếu căn chỉnh dao và tự động hiển thị phương pháp bù dao
Như được hiển thị trong Hình 1 và 5, các bước căn chỉnh dao như sau:
1) Tương tự như bước (2) ở trên.
2) Dao chuẩn quay lại điểm cắt thử A thông qua phương pháp "chạy bộ+bước" theo giá trị đã ghi.
3) Nhấn F1 để "trục X bằng 0" và F2 để "trục Z bằng 0" trên giao diện trong Hình 4, và "tọa độ thực tế tương đối" hiển thị trên CRT sẽ là (0,{{7 }}).
4) Thay đổi thủ công dao không tham chiếu để căn chỉnh đầu của nó một cách trực quan với điểm A. Tại thời điểm này, giá trị "tương đối với tọa độ thực tế" được hiển thị trên CRT là độ lệch dao của dao so với dao tham chiếu. Sử dụng phím ▲ và để di chuyển thanh sáng màu xanh lam đến số bù dao của dao không tham chiếu, ghi lại và nhập nó vào vị trí tương ứng.
5) Tương tự như bước (5) ở trên.
Hình 5 Sơ đồ hiển thị tự động bù dao tại tọa độ 0 của điểm tham chiếu dao cho dao tham chiếu
3. Cắt thử nhiều lưỡi của các đoạn trục tròn bên ngoài, được tính toán thủ công để có được phương pháp bù dao
Như được hiển thị trong Hình 6, hệ thống căn chỉnh thủ công các công cụ 1, 2 và 4, cắt trục bước, ghi lại tọa độ máy của các điểm cuối cắt của từng công cụ (như thể hiện tại các điểm F, E và D trong Hình 6), và đo đường kính và chiều dài của từng đoạn. Thay lưỡi cắt số 3, khoét một rãnh phía sau, căn chỉnh đầu bên phải của lưỡi cắt với dụng cụ, ghi tọa độ điểm B và đo vị trí thể hiện trên sơ đồ Φ D3 và L3. Sau khi có được dữ liệu trên, theo mối quan hệ tăng tọa độ giữa các điểm F, E, D và B tương ứng với từng dao và gốc chương trình O, có thể xác định tọa độ máy của gốc chương trình của dao tham chiếu là (X2)- Φ D{10}}, Z2-L2+50); Ngoài ra, có thể rút ra tọa độ máy công cụ tương ứng với điểm gốc chương trình cho từng dao không tham chiếu và có thể thu được độ lệch dao thông qua tính toán thủ công. Phương pháp tính toán được thể hiện trong Bảng 1, các giá trị được ghi và tính toán có thể được điền vào các khoảng trống tương ứng. Cần lưu ý rằng chiều dài cắt thử đề cập đến khoảng cách định hướng theo hướng Z giữa điểm 0 của tọa độ phôi và điểm cuối của quá trình cắt thử và được xác định theo hướng dương và âm theo hướng của trục tọa độ.
Hình 6 Sơ đồ cắt thử thủ công nhiều lưỡi
Bảng 1 Bảng tính toán độ lệch dụng cụ của dao không tham chiếu
Quá trình cắt thử của phương pháp này đơn giản, loại bỏ bước căn chỉnh trực quan các điểm cắt thử, tuy nhiên độ lệch dao cần phải được tính toán thủ công. Nếu bảng tính toán chứa công thức tính toán được in ra và các giá trị được điền vào các khoảng trống tương ứng để tính toán, thì độ lệch dao có thể được tính toán nhanh chóng.
Hình 7: Sơ đồ căn chỉnh dao tự động trong hệ thống tiện CNC Century Star
Hệ thống CNC tiện sao thế kỷ thứ 4, Phương pháp căn chỉnh tự động đa dụng cụ
Các phương pháp căn chỉnh dao ở trên đều là các phương pháp căn chỉnh dao tương đối. HNC-21T đã được nhân viên chuyên nghiệp cài đặt tham số và gỡ lỗi hệ thống và người dùng cũng có thể chọn "phương pháp độ lệch dao tuyệt đối" để căn chỉnh dao. Phương pháp độ lệch dao tuyệt đối hơi khác so với phương pháp độ lệch dao tương đối được đề cập ở trên trong lập trình gia công. Không cần thiết phải thiết lập hệ tọa độ phôi bằng G92 hoặc G54 cũng như không cần hủy bù dao. Ví dụ, vui lòng tham khảo chương trình O1005. Các bước để căn chỉnh dao như sau: sau khi hệ thống trở về 0, như trong Hình 6, mỗi dao được cắt thủ công thành một phần hình trụ. Sau khi đo các kích thước đường kính và chiều dài, đường kính cắt thử tương ứng với số offset của dao được điền vào cột chiều dài cắt thử như trên Hình 7. Dựa trên nguyên lý mô tả trong phần “Cắt thử nhiều dao các đoạn trục tròn ngoài, bằng tay tính toán phương pháp bù dao", phần mềm hệ thống có thể tự động tính toán tọa độ máy của điểm gốc chương trình cho từng dao, từ đó đạt được mục tiêu căn chỉnh dao tự động. Phương pháp căn chỉnh dao này là nhanh nhất và đặc biệt phù hợp với sản xuất công nghiệp.
Tổng Hợp 5 Phương Pháp Căn Chỉnh Dao Chính Xác
Ý tưởng tổng thể cho giai đoạn căn chỉnh dao chính xác là "cắt thử tự động → đo lường → bù lỗi". Có hai loại bù lỗi: đối với hoạt động MDI của dao tham chiếu hoặc bù cho vị trí bắt đầu chương trình của đầu cặp dao chuyển động từng bước; Đối với các dao không tham chiếu, hãy bù cho độ lệch dao hoặc giá trị hao mòn của chúng. Để tránh nhầm lẫn khi ghi chép, hãy thiết kế một bảng như trong Bảng 2 để ghi và tính các giá trị số.
Bảng 2 Bản ghi cài đặt dao của phương pháp cắt thử (Đơn vị: mm)
1. Sau khi sửa vị trí bắt đầu của chương trình hiệu chỉnh công cụ chuẩn, hãy điều chỉnh phương pháp sai lệch của từng công cụ không chuẩn riêng biệt
Như thể hiện trong Hình 3, các bước căn chỉnh công cụ như sau:
1) Dao tham chiếu ở vị trí bắt đầu của chương trình sau khi căn chỉnh dao thô và độ lệch của từng dao không tham chiếu được nhập vào vị trí tương ứng trên bảng độ lệch dao.
2) Xử lý cuộc gọi Cắt thử chương trình O1000 của Φ D2 × L2.
3) Đo đường kính và chiều dài của đoạn trục cắt, so sánh với giá trị lệnh chương trình và tính toán sai số.
4) Giá trị lỗi chuyển động từng bước hoặc vận hành MDI, điều chỉnh vị trí bắt đầu của chương trình.
5) Theo kích thước đo được, sửa đổi linh hoạt các giá trị lệnh được gạch chân trong chương trình O1000 và lưu chương trình. Lặp lại các bước (2) và (3) cho đến khi điểm bắt đầu của chương trình công cụ tham chiếu được hiệu chỉnh trong phạm vi độ chính xác cho phép. Ghi lại tọa độ máy công cụ của điểm bắt đầu đã sửa của chương trình và đặt lại tọa độ về 0.
6) Gọi chương trình O1001 (Dao 1 và 4) và O1002 (Dao 3) tương ứng để cắt thử và đo đường kính từng đoạn Φ Di và chiều dài Li (i=1, 4, 3).
7) Thực hiện bù lỗi theo phương pháp ở Bảng 3.
8) Lặp lại các bước (6) đến (7) cho đến khi lỗi gia công nằm trong phạm vi độ chính xác và dao tham chiếu dừng ở vị trí bắt đầu của chương trình mà không di chuyển.
Bảng 3 Ví dụ về bù lỗi giữa kích thước đo thực tế và giá trị hướng dẫn chương trình để cắt thử tự động các đoạn trục hình trụ (Đơn vị: mm)
2. Phương pháp điều chỉnh vị trí bắt đầu chương trình cho từng loại dao riêng biệt
Nguyên tắc căn chỉnh dao trong phương pháp này là mỗi dao điều chỉnh vị trí bắt đầu chương trình của nó, gián tiếp đảm bảo căn chỉnh với cùng vị trí bắt đầu chương trình.
Như thể hiện trong Hình 3, các bước căn chỉnh công cụ như sau:
1) Dao tham chiếu số 2 ở vị trí bắt đầu của chương trình sau khi căn chỉnh dao thô và tất cả các độ lệch dao không tham chiếu đều được ghi lại và sửa đổi về 0.
2) Các bước đến (5) giống như các bước căn chỉnh dao có cùng số sê-ri với phương pháp căn chỉnh dao chính xác đầu tiên.
(6) Thay thế riêng dao không tham chiếu, sử dụng độ lệch dao thô được ghi làm tọa độ tương đối của điểm bắt đầu của chương trình dao không tham chiếu, gọi chương trình O1000 để cắt thử và đo đường kính của từng đoạn riêng biệt Φ So sánh Di và độ dài Li (i=1, 4, 3) với giá trị lệnh chương trình để xác định sự khác biệt.
(7) Di chuyển từng bước hoặc vận hành MDI của đầu cặp dao để bù lỗi, điều chỉnh riêng vị trí bắt đầu chương trình của từng dao không tham chiếu.
(8) Lặp lại các bước (6) và (7) cho đến khi vị trí điểm bắt đầu của mỗi chương trình công cụ không tham chiếu nằm trong phạm vi độ chính xác cho phép.
(9) Lấy tọa độ tương đối được hiển thị bởi CRT làm offset dao mới và nhập chúng vào cột offset X và Z của số offset dao tương ứng trong bảng offset dao. Phương pháp này đơn giản và thuận tiện, độ lệch dao đã hiệu chỉnh được lấy trực tiếp từ tọa độ tương đối của máy hiển thị trên CRT, tránh các lỗi tính toán thủ công và đạt được độ chính xác căn chỉnh dao cao.
3. Sau khi điều chỉnh vị trí bắt đầu của chương trình công cụ chuẩn, đồng thời điều chỉnh tất cả các độ lệch của công cụ không chuẩn
Phương pháp này về cơ bản giống với phương pháp cài đặt dao chính xác đầu tiên, điểm khác biệt duy nhất là chương trình được gọi ở bước (7) gọi chương trình O1003 được xử lý bởi ba dao cắt cùng lúc (O1004 loại bỏ phần xử lý của công cụ 2 và được chương trình O1003), và các bước khác đều giống nhau.
Phương pháp cắt tỉa đồng thời sáu bốn con dao
Nếu phương pháp bù dao tương đối được sử dụng để căn chỉnh dao thô, trước tiên hãy nhập độ lệch dao của từng dao không tham chiếu thu được vào các vị trí tương ứng trên bảng bù dao, chạy chương trình O1004 được xử lý bằng bốn công cụ và đo đường kính của từng đoạn riêng Φ Di và chiều dài Li (i=2, 1, 4, 3), tính sai số gia công. Đối với dao tham chiếu, sử dụng thao tác MDI hoặc chuyển động từng bước để bù giá trị lỗi của đầu cặp dao và điều chỉnh vị trí bắt đầu của chương trình; Đối với các dao không tham chiếu, một mặt, độ lệch dao được hiệu chỉnh dựa trên độ lệch dao ban đầu và độ lệch dao mới được nhập lại vào cột bù X và Z của bảng bù dao; Mặt khác, lỗi gia công của dao tham chiếu cũng phải được điền vào cột độ mòn của hàng này. Nếu sử dụng phương pháp độ lệch dao tuyệt đối để căn chỉnh dao thô, hãy gọi chương trình O1005 để cắt thử và bù các lỗi gia công của từng dao trong cột mài mòn tương ứng với số sai lệch dao của nó.
