Presná metóda zarovnania nástrojov pre CNC sústruhy!

Tento článok je veľmi praktický. Po prvé, predstavuje princíp a metódu zarovnávania nástrojov bežne používanú v CNC sústruhoch; Ďalej boli predstavené štyri metódy manuálneho skúšobného rezania a zarovnávania nástrojov pre CNC sústružnícky systém Huazhong Century Star; Aby sa zlepšila presnosť zarovnania nástroja, bola navrhnutá metóda automatického skúšobného rezania riadená programom na základe myšlienky „automatické skúšobné rezanie → meranie → kompenzácia chýb“ a boli zhrnuté a zavedené štyri presné metódy zarovnania nástroja.
Princíp a prístup k zarovnaniu nástrojov skúšobného rezania na CNC sústruhu
Hlboké porozumenie princípu zarovnávania nástrojov CNC sústruhov má pre operátorov zásadný význam, aby si udržali jasné nastavenie zarovnávania nástrojov, odborne zvládli operácie zarovnávania nástrojov a navrhli nové metódy zarovnávania nástrojov. Podstatou zarovnávania nástrojov je určiť polohu začiatku programu súradnicového systému obrobku, ktorý sa mení s programovaním v jedinečnom súradnicovom systéme stroja. Hlavnou úlohou zarovnania nástroja je získať súradnice obrábacieho stroja začiatočného bodu programu referenčného nástroja a určiť korekciu nástroja nereferenčného nástroja vzhľadom na referenčný nástroj.
V tomto článku sa uvádza nasledujúca dohoda, ktorá vysvetľuje princíp a myšlienku skúšobnej metódy rezania na zarovnávanie nástrojov: použitie sústružníckeho systému Huazhong Century Star typu HNC-21T (číslo verzie aplikačného softvéru 5.30); Nastavte súradnicový systém obrobku pomocou príkazu G92 so stredom pravej čelnej plochy obrobku ako počiatkom programu; Programovanie priemeru, súradnice obrobku počiatočného bodu programu H sú (100, 50); Na držiaku nástroja sú nainštalované štyri nože: prvý nôž je nôž na hrubé sústruženie s vonkajším kruhom 90 stupňov, druhý referenčný nôž je nôž na jemné sústruženie s vonkajším kruhom s uhlom 90 stupňov, tretí nôž je rezací nôž a štvrtý nôž je 60° trojuholníkový závitový nôž (všetky príklady citované v celom texte sú rovnaké).
Ako je znázornené na obrázku 1, referenčný nástroj je zarovnaný podľa myšlienky „manuálne rezanie vonkajšieho kruhu a koncovej plochy obrobku, zaznamenávanie súradníc stroja X a Z skúšobného rezného bodu A zobrazeného na CRT, potom vytlačenie strojové súradnice počiatku programu O a nakoniec vytlačenie strojových súradníc počiatku programu H.". Podľa vzťahu medzi súradnicami obrábacieho stroja bodu A a bodu O: XO=XA - Φ d. ZO=ZA, možno odvodiť strojové súradnice pôvodu programu O. Na základe súradníc obrobku H vo vzťahu k bodu O as (100,50) sú súradnice obrábacieho stroja bodu H nakoniec odvodené takto: XH=100- Φ d. ZH=ZA+50. Takto vytvorený súradnicový systém obrobku je založený na polohe hrotu referenčného nástroja.

Obrázok 1 Schéma ručného skúšobného rezania a zarovnania nástroja
Ako je znázornené na obrázku 2, v dôsledku rôznych predĺžení a polôh každého držiaka nástroja v smere X a Z, keď sa nereferenčný nástroj otáča do polohy obrábania, poloha hrotu nástroja B je posunutá vzhľadom na bod A a predtým zavedený súradnicový systém obrobku už nie je použiteľný. Okrem toho bude každý nástroj počas používania vystavený rôznym stupňom opotrebovania, takže je potrebné kompenzovať korekciu nástroja a hodnotu opotrebovania každého nástroja. Základným princípom získania ofsetu každého nástroja je, že každý nástroj je zarovnaný s určitým referenčným bodom na obrobku (ako je bod A alebo bod O na obrázku 1). Kvôli rôznym súradniciam stroja zobrazeným na CRT sa strojové súradnice nereferenčného nástroja v tomto bode manuálne vypočítajú alebo odpočítajú od strojových súradníc referenčného nástroja v rovnakom bode pomocou výpočtu systémového softvéru, aby sa získala korekcia nástroja každého nereferenčného nástroja. referenčný nástroj.

Obrázok 2 Kompenzácia predpätia a opotrebovania nástroja
V dôsledku rôznych faktorov je presnosť manuálneho skúšobného zarovnania rezného nástroja veľmi obmedzená a táto fáza zarovnania nástroja sa označuje ako hrubé zarovnanie nástroja. Aby sa získali presnejšie výsledky, ako je znázornené na obrázku 3, je navrhnutý jednoduchý automatický skúšobný rezací program v rámci rozsahu obrábania dielu pred spracovaním. Vďaka myšlienke „automatické skúšobné rezanie → meranie → kompenzácia chýb“ sa východisková poloha programu benchmarkového nástroja a korekcia nástroja neštandardného nástroja opakovane upravujú, takže chyba medzi hodnotou inštrukcie spracovania programu a skutočným meraním hodnota spĺňa požiadavky na presnosť. Táto fáza zarovnania nástroja sa nazýva presné zarovnanie nástroja.
Pretože zabezpečenie toho, aby bol začiatočný bod programu referenčného nástroja v presnej polohe, je nevyhnutným predpokladom na získanie presnej korekcie nereferenčného nástroja, prvý sa zvyčajne opraví skôr, ako sa opraví druhý.
S prihliadnutím na zarovnanie nástroja v týchto dvoch fázach je základný operačný proces metódy skúšobného rezania nasledovný: manuálne skúšobné rezanie s referenčným nástrojom na získanie súradníc referenčného bodu zarovnania nástroja na obrábacom stroji → manuálne vypočítanie alebo automatické získanie korekcia nástroja každého nereferenčného nástroja → referenčný nástroj je v približnej počiatočnej polohe programu → referenčný nástroj je nastavený pomocou programu skúšobného rezania a po zmeraní veľkosti sa držiak nástroja posúva krok za krokom alebo spôsob MDI na kompenzáciu chýb, Opravte polohu začiatočného bodu programu → Opakovane vyvolávajte program skúšobného rezu pre nereferenčný nástroj a opravte korekciu nástroja na základe pôvodnej korekcie nástroja → Referenčný nástroj zostane na presný počiatočný bod programu.

Obrázok 3 Schematický diagram skúšobného rezania s viacerými čepeľami a zarovnania nástroja
Súhrn dvoch metód zarovnania hrubého noža
Prípravné práce na vyrovnanie nástroja sú rovnaké pre každú z nasledujúcich metód: Stlačte kláves F2 v podmenu systémovej funkcie MDI, aby ste vstúpili do tabuľky odchýlok nástroja; Pomocou kláves ▲ a presuňte modrý svetelný pruh do zodpovedajúcej polohy odsadenia nástroja pre každý nôž a stlačte kláves F5; Upravte údaje korekcie X a Z pre čísla korekcie nástroja # 0000, # 0001, # 0002, # 0003 a # 0004 na nulu a potom stlačte kláves F5.
1. Vyberte referenčný nástroj ako štandardný nástroj a automaticky nastavte metódu korekcie nástroja
Ako je znázornené na obrázkoch 1 a 4, kroky na zarovnanie nástroja sú nasledovné:
1) Pomocou kláves ▲ a posuňte modrý jasný pruh tak, aby bol zarovnaný s polohou odchýlky nástroja # 0002 2. referenčného nástroja. Stlačením klávesu F5 nastavíte 2. nástroj ako štandardný nástroj a riadok sa zmení na červený jasný pruh.
2) Pomocou referenčného noža odrežte pravú koncovú plochu obrobku a zaznamenajte súradnice Z-stroja rezného bodu A; Skúste odrezať vonkajší kruh obrobku, zaznamenajte súradnicu stroja X bodu A, po zasunutí nástroja zastavte stroj a zmerajte vonkajší priemer odrezaného segmentu hriadeľa Φ D.
3) Referenčný nôž sa vráti do bodu A cez "pokrok + krok" podľa zaznamenanej hodnoty a zadá stĺpce priemeru skúšobného rezu a dĺžky skúšobného rezu do tabuľky odchýlok nástroja oddelene Φ D a nulu.
4) Vytiahnite nástroj, vyberte číslo nástroja iné ako referenčný nástroj a ručne vymeňte nástroj. Zarovnajte hroty nástrojov každého nereferenčného nástroja s bodom A pomocou metódy „jog + krok“ pri otáčaní vretena a potom ich vložte do stĺpca skúšobného priemeru rezu a stĺpca dĺžky skúšobného rezu s príslušným číslom odchýlky nástroja Φ D a nulou , odchýlky nástroja každého nereferenčného nástroja sa automaticky zobrazia v stĺpcoch odsadenia X a Z.
5) Keď sa referenčný nôž vráti do bodu A, MDI spustí "G91 G00/alebo G01 X [100]"- Φ D] Z50, umiestnite ho na začiatočnú pozíciu programu.

Obrázok 4: Schematický diagram automatického nastavenia ofsetu nástroja pre štandardné nože
2. Nastavte súradnicu referenčného nástroja na nulu v referenčnom bode zarovnania nástroja a automaticky zobrazte metódu korekcie nástroja
Ako je znázornené na obrázkoch 1 a 5, kroky na zarovnanie nástroja sú nasledovné:
1) Rovnako ako v kroku (2) vyššie.
2) Referenčný nôž sa vráti do skúšobného rezného bodu A metódou "poklus + krok" podľa zaznamenanej hodnoty.
3) Stlačte F1 pre „nulovú os X“ a F2 pre „nulovú os Z“ na rozhraní na obrázku 4 a „relatívne skutočné súradnice“ zobrazené na CRT budú (0,{{7 }}).
4) Manuálne zmeňte nereferenčný nástroj tak, aby bol jeho hrot vizuálne zarovnaný s bodom A. V tomto bode je hodnota „relatívne k skutočným súradniciam“ zobrazená na CRT ofsetom nástroja vzhľadom na referenčný nástroj. Pomocou kláves ▲ a presuňte modrý jasný pruh na číslo offsetu nástroja nereferenčného nástroja, zaznamenajte ho a vložte ho do zodpovedajúcej polohy.
5) Rovnako ako v kroku (5) vyššie.

Obrázok 5 Schematický diagram automatického zobrazenia korekcie nástroja na nulovej súradnici referenčného bodu nástroja pre referenčný nástroj
3 skúšobné rezanie vonkajších kruhových hriadeľových segmentov s viacerými čepeľami, manuálne vypočítané na získanie metódy odsadenia nástroja
Ako je znázornené na obrázku 6, systém manuálne zarovná nástroje 1, 2 a 4, vyreže os kroku, zaznamená strojové súradnice koncových bodov rezu každého nástroja (ako je znázornené v bodoch F, E a D na obrázku 6), a meria priemer a dĺžku každého segmentu. Vymeňte reznú čepeľ č. 3, vyrežte zadnú drážku, zarovnajte pravú špičku reznej čepele s nástrojom, zaznamenajte súradnice bodu B a zmerajte polohu znázornenú na diagrame Φ D3 a L3. Po získaní vyššie uvedených údajov, podľa vzťahu prírastku súradníc medzi bodmi F, E, D a B zodpovedajúcimi každému nástroju a počiatkom programu O, možno určiť, že súradnice stroja počiatku programu referenčného nástroja je (X2)- Φ D2+100, Z2-L2+50); Okrem toho je možné odvodiť súradnice obrábacieho stroja zodpovedajúce pôvodu programu pre každý nereferenčný nástroj a pomocou manuálneho výpočtu možno získať korekciu nástroja. Spôsob výpočtu je uvedený v tabuľke 1 a zaznamenané a vypočítané hodnoty je možné vyplniť do príslušných polí. Je potrebné poznamenať, že dĺžka skúšobného rezu sa vzťahuje na smerovanú vzdialenosť v smere Z medzi nulovým bodom súradnice obrobku a koncovým bodom skúšobného rezu a určuje sa v kladnom a zápornom smere podľa smeru rezu. súradnicová os.

Obrázok 6 Schéma ručného skúšobného rezania viacerými čepeľami

Tabuľka 1 Tabuľka výpočtu pre predpätie nástroja nereferenčných nožov
Proces skúšobného rezania tejto metódy je jednoduchý, eliminuje krok vizuálneho zarovnania skúšobných rezných bodov, ale korekciu nástroja je potrebné vypočítať ručne. Ak sa výpočtová tabuľka s výpočtovým vzorcom vytlačí a hodnoty sa vyplnia do príslušných polí pre výpočet, možno rýchlo vypočítať korekciu nástroja.

Obrázok 7: Schematický diagram automatického zarovnávania nástrojov v CNC systéme sústruženia Century Star
CNC systém sústruženia hviezd zo 4. storočia, metóda automatického zarovnávania viacerých nástrojov
Vyššie uvedené metódy zarovnania noža sú všetky metódy relatívnej odchýlky noža. HNC-21T prešiel nastavením parametrov a ladením systému profesionálnym personálom a používatelia si môžu zvoliť aj „metódu absolútnej odchýlky nástroja“ na zarovnanie nástroja. Metóda absolútnej odchýlky nástroja sa mierne líši od metódy relatívnej odchýlky nástroja uvedenej vyššie pri programovaní obrábania. Nie je potrebné stanoviť súradnicový systém obrobku pomocou G92 alebo G54, ani zrušiť korekciu nástroja. Pozrite si napríklad program O1005. Kroky na zarovnanie nástroja sú nasledovné: potom, čo sa systém vráti na nulu, ako je znázornené na obrázku 6, každý nástroj sa ručne rozreže na valcovú časť. Po zmeraní rozmerov priemeru a dĺžky sa skúšobný rezný priemer zodpovedajúci číslu ofsetu nástroja vyplní do stĺpca skúšobnej dĺžky rezu, ako je znázornené na obrázku 7. Na základe princípu opísaného v časti „Skúšobné rezanie viacerých nástrojov vonkajších kruhových segmentov hriadeľa, ručne výpočet metódy korekcie nástroja", systémový softvér dokáže automaticky vypočítať strojové súradnice pôvodu programu pre každý nástroj, čím sa dosiahne cieľ automatického zarovnania noža. Tento spôsob vyrovnávania nožov je najrýchlejší a vhodný najmä pre priemyselnú výrobu.
Súhrn 5 metód presného zarovnania noža
Celková myšlienka fázy presného zarovnania nástroja je „automatické skúšobné rezanie → meranie → kompenzácia chýb“. Existujú dva typy kompenzácie chýb: pre operáciu MDI referenčného nástroja alebo pre kompenzáciu počiatočnej polohy programu krokového pohyblivého držiaka nástroja; V prípade nereferenčných nástrojov kompenzujte ich korekciu nástroja alebo hodnotu opotrebovania. Aby ste predišli nejasnostiam pri zaznamenávaní, vytvorte tabuľku podľa tabuľky 2 na zaznamenávanie a výpočet číselných hodnôt.

Tabuľka 2 Skúšobný spôsob rezania Záznam nastavenia noža (jednotka: mm)
1. Po oprave začiatočnej pozície programu korekcie benchmarkového nástroja upravte metódu vychýlenia každého iného než benchmarkového nástroja samostatne
Ako je znázornené na obrázku 3, kroky na zarovnanie nástroja sú nasledovné:
1) Referenčný nástroj je na začiatočnej pozícii programu po hrubom zarovnaní nástroja a offset každého nereferenčného nástroja sa zadá do zodpovedajúcej polohy v tabuľke odchýlok nástroja.
2) Spracovanie hovoru Φ D2 × Skúšobný rez programu O1000 L2.
3) Zmerajte priemer a dĺžku segmentu rezného hriadeľa, porovnajte ho s hodnotou príkazu programu a vypočítajte chybu.
4) Krok za krokom pohybom alebo chybovou hodnotou prevádzky MDI upravte počiatočnú polohu programu.
5) Podľa nameraných rozmerov dynamicky upravte hodnoty príkazu podčiarknuté v programe O1000 a program uložte. Opakujte kroky (2) a (3), kým sa počiatočný bod programu referenčného nástroja neopraví v rámci prípustného rozsahu presnosti. Zaznamenajte súradnice obrábacieho stroja opraveného počiatočného bodu programu a vynulujte súradnice.
6) Na skúšobné rezanie zavolajte programy O1001 (nôž 1 a 4) a O1002 (nôž 3) a zmerajte priemer každej časti Φ Di a dĺžku Li (i=1, 4, 3).
7) Vykonajte kompenzáciu chýb podľa metódy uvedenej v tabuľke 3.
8) Opakujte kroky (6) až (7), kým chyba obrábania nebude v rozsahu presnosti a referenčný nástroj sa nezastaví na začiatočnej pozícii programu bez pohybu.

Tabuľka 3 Príklad kompenzácie chýb medzi skutočnými rozmermi merania a hodnotami pokynov programu pre automatické skúšobné rezanie segmentov cylindrickej osi (jednotka: mm)
2. Spôsob úpravy počiatočnej polohy programu pre každý nôž zvlášť
Princíp zarovnania noža pri tejto metóde spočíva v tom, že každý nôž koriguje svoju počiatočnú polohu programu, čím sa nepriamo zabezpečí zarovnanie s rovnakou počiatočnou pozíciou programu.
Ako je znázornené na obrázku 3, kroky na zarovnanie nástroja sú nasledovné:
1) Referenčný nástroj č. 2 je na začiatočnej pozícii programu po hrubom vyrovnaní nástroja a všetky nereferenčné korekcie nástroja sú zaznamenané a upravené na nulu.
2) Kroky až po (5) sú rovnaké ako kroky zarovnania nástroja s rovnakým sériovým číslom ako prvá metóda presného zarovnania nástroja.
(6) Samostatne vymeňte nereferenčný nástroj, použite korekciu hrubého nástroja zaznamenanú ako relatívne súradnice počiatočného bodu programu nereferenčného nástroja, zavolajte program O1000 na skúšobné rezanie a zmerajte priemer každého segmentu samostatne Φ Porovnať Di a dĺžka Li (i=1, 4, 3) s hodnotou inštrukcie programu na určenie rozdielu.
(7) Krok za krokom alebo MDI prevádzka držiaka nástroja na kompenzáciu chýb, upravte počiatočnú polohu programu každého nereferenčného nástroja samostatne.
(8) Opakujte kroky (6) a (7), kým polohy začiatočných bodov každého programu nereferenčného nástroja nebudú v rámci prípustného rozsahu presnosti.
(9) Vezmite relatívne súradnice zobrazené pomocou CRT ako nový offset nástroja a zadajte ich do stĺpcov X a Z offsetu zodpovedajúceho čísla offsetu nástroja v tabuľke offsetu nástroja. Táto metóda je jednoduchá a pohodlná a korigovaná korekcia nástroja sa získava priamo z relatívnych súradníc stroja zobrazených na CRT, čím sa predchádza chybám pri manuálnom výpočte a dosahuje sa vysoká presnosť zarovnania nástroja.
3. Po úprave začiatočnej pozície programu benchmarkového nástroja súčasne upravte všetky odchýlky nástrojov, ktoré nie sú benchmarkové
Táto metóda je v podstate rovnaká ako prvá metóda presného nastavenia nástroja, jediný rozdiel je v tom, že program vyvolaný v kroku (7) volá program O1003 spracovaný súčasne tromi frézami (O1004 odstraňuje časť spracovania nástroja 2 a je program O1003) a ostatné kroky sú rovnaké.
Metóda orezávania šiestich štyroch nožov súčasne
Ak sa na hrubé zarovnanie nástroja používa metóda relatívnej korekcie nástroja, najprv zadajte korekcie nástroja každého získaného nereferenčného nástroja do zodpovedajúcich pozícií v tabuľke korekcií nástroja, spustite program O1004 spracovaný štyrmi nástrojmi a zmerajte priemery každého segmentu. oddelene Φ Di a dĺžka Li (i=2, 1, 4, 3), vypočítajte chybu obrábania. Pre referenčný nôž použite operáciu MDI alebo pohyb krok za krokom na kompenzáciu chybovej hodnoty držiaka nástroja a nastavte počiatočnú polohu programu; Pre nereferenčné nástroje je na jednej strane korekcia nástroja korigovaná na základe pôvodnej korekcie nástroja a nová korekcia nástroja je znovu zadaná do stĺpcov X a Z korekcie v tabuľke korekcií nástroja; Na druhej strane by sa v stĺpci opotrebovania tohto riadku mala vyplniť aj chyba obrábania referenčného nástroja. Ak sa na hrubé vyrovnanie nástroja používa metóda absolútnej odchýlky nástroja, zavolajte program O1005 na skúšobné rezanie a kompenzujte chyby obrábania každého nástroja v stĺpci opotrebovania zodpovedajúcemu číslu odchýlky nástroja.