Прецизен метод за подравняване на инструмента за CNC стругове!

Тази статия е много практична. Първо, той въвежда принципа и метода за подравняване на инструментите, често използвани в стругове с ЦПУ; След това бяха въведени четири метода за ръчно пробно рязане и подравняване на инструмента за CNC стругова система Huazhong Century Star; За да се подобри точността на подравняване на инструмента, беше проектиран метод за автоматично пробно рязане, управляван от програма, на базата на идеята за „автоматично пробно рязане → измерване → компенсация на грешка“ и бяха обобщени и въведени четири прецизни метода за подравняване на инструмента
Принципът и подходът за подравняване на инструмента при пробно рязане на CNC струг
Дълбокото разбиране на принципа на подравняване на инструмента на CNC стругове е от водещо значение за операторите, за да поддържат ясна нагласа за подравняване на инструмента, да овладеят умело операциите за подравняване на инструмента и да предлагат нови методи за подравняване на инструмента. Същността на подравняването на инструмента е да се определи позицията на началната точка на програмата на координатната система на детайла, която се променя с програмирането в уникална координатна система на машината. Основната задача на подравняването на инструмента е да се получат координатите на машинния инструмент на началната точка на програмата за референтен инструмент и да се определи отместването на инструмента на нереферентния инструмент спрямо референтния инструмент.
Тази статия прави следното споразумение, за да обясни принципа и идеята на метода на пробно рязане за подравняване на инструмента: използване на учебната система за струговане Huazhong Century Star HNC-21T (версия на приложен софтуер номер 5.30); Задайте координатната система на детайла с помощта на командата G92 с центъра на дясната крайна повърхност на детайла като начална точка на програмата; Програмиране на диаметър, координатите на детайла на началната точка H на програмата са (100, 50); Има четири ножа, монтирани на държача на инструмента: първият нож е 90-градусов външен кръгов нож за грубо струговане, вторият референтен нож е 90-градусов външен кръгов фин струговащ нож, третият нож е режещ нож, а четвъртият нож е нож с триъгълна резба от 60 градуса (всички примери, цитирани в целия текст, са еднакви).
Както е показано на фигура 1, референтният инструмент е подравнен според идеята за „ръчно изрязване на външния кръг и крайната повърхност на детайла, записване на X и Z координатите на машината на пробната точка на рязане A, показана на CRT, след което изтласкване машинните координати на началото на програмата O и накрая изтласкване на машинните координати на началото на програмата H.". Съгласно връзката между координатите на машината на точка A и точка O: XO=XA - Φ d. ZO=ZA, може да се извлече координатата на машината от началото на програмата O. Въз основа на координатите на детайла на H спрямо точка O като (100,50), координатите на машината на точка H накрая се извличат, както следва: XH=100- Φ d. ZH=ZA+50. Установената по този начин координатна система на детайла се основава на позицията на референтния връх на инструмента.

Фигура 1 Схематична диаграма на ръчно пробно рязане и подравняване на инструмента
Както е показано на фигура 2, поради различните удължения и позиции на всеки държач на инструмента в посоките X и Z, когато нереферентният инструмент се завърти до позицията за обработка, позицията на върха на инструмента B е изместена спрямо точка A, а установената преди това координатна система на детайла вече не е приложима. В допълнение, всеки инструмент ще изпита различна степен на износване по време на употреба, така че отместването на инструмента и стойността на износване на всеки инструмент трябва да бъдат компенсирани. Основният принцип за получаване на отместването на всеки инструмент е, че всеки инструмент е подравнен с определена референтна точка на детайла (като точка A или точка O на фигура 1). Поради различните машинни координати, показани на CRT, машинните координати на нереферентния инструмент в тази точка се изчисляват ръчно или се изваждат от машинните координати на референтния инструмент в същата точка чрез изчисление на системния софтуер, за да се получи отместването на инструмента на всеки нереферентен инструмент референтен инструмент.

Фигура 2 Отклонение на инструмента и компенсация на износването
Поради различни фактори, точността на ръчното пробно подравняване на режещия инструмент е много ограничена и този етап от подравняването на инструмента се нарича грубо подравняване на инструмента. За получаване на по-точни резултати, както е показано на Фигура 3, е проектирана проста автоматична пробна програма за рязане в рамките на допустимия диапазон на обработка на детайла преди обработката. Чрез идеята за „автоматично пробно рязане → измерване → компенсация на грешката“, началната позиция на програмата за еталонен инструмент и отместването на инструмента на инструмента, който не е еталонен, се коригират многократно, така че грешката между стойността на инструкцията за обработка на програмата и действителното измерване стойността отговаря на изискванията за точност. Този етап от подравняването на инструмента се нарича прецизно подравняване на инструмента.
Тъй като гарантирането, че началната точка на програмата за референтния инструмент е в точна позиция, е предпоставка за получаване на точно отместване на нереферентния инструмент, първото обикновено се коригира, преди да се коригира второто.
Като се вземе предвид подравняването на инструмента в тези два етапа, основният работен процес на метода на пробно рязане е следният: ръчно пробно рязане с референтен инструмент за получаване на координатите на машинния инструмент на референтната точка на центровка на инструмента → ръчно изчисляване или автоматично получаване на отместване на инструмента на всеки нереферентен инструмент → референтният инструмент е в приблизителната начална позиция на програмата → референтният инструмент се регулира с помощта на програмата за пробно рязане и след измерване на размера държачът на инструмента се премества стъпка по стъпка или MDI начин за компенсиране на грешки, Коригирайте позицията на началната точка на програмата → Многократно извиквайте пробната програма за рязане за нереферентния инструмент и коригирайте отместването на инструмента въз основа на оригиналното отместване на инструмента → Референтният инструмент остава на точна начална точка на програмата.

Фигура 3 Схематична диаграма на пробно рязане с много остриета и подравняване на инструмента
Обобщение на два метода за грубо подравняване на ножа
Подготвителната работа за подравняване на инструмента е една и съща за всеки от следните методи: Натиснете клавиш F2 под подменюто на системната MDI функция, за да влезете в таблицата с отклонения на инструмента; Използвайте клавишите ▲ и , за да преместите синята светлинна лента до съответната позиция на отместване на инструмента за всеки нож и натиснете клавиша F5; Променете данните за отместване по X и Z за номерата на отместването на инструмента # 0000, # 0001, # 0002, # 0003 и # 0004 на нула и след това натиснете клавиша F5.
1. Изберете референтния инструмент като стандартен инструмент и автоматично задайте метода на отместване на инструмента
Както е показано на фигури 1 и 4, стъпките за подравняване на инструмента са както следва:
1) Използвайте клавишите ▲ и , за да преместите синята ярка лента, за да подравните с позицията на отклонение на инструмента # 0002 на втория референтен инструмент. Натиснете клавиша F5, за да зададете втория инструмент като стандартен инструмент и редът ще се превърне в червена ярка лента.
2) Използвайте референтен нож, за да отрежете дясната крайна повърхност на детайла и запишете Z-машинната координата на точката на рязане A; Опитайте да изрежете външния кръг на детайла, запишете X координатата на машината на точка A, спрете машината след прибиране на инструмента и измерете външния диаметър на сегмента на изрязания вал Φ D.
3) Референтният нож се връща в точка А чрез "джог+стъпка" според записаната стойност и въвежда колоните за пробен диаметър на рязане и пробна дължина на рязане в таблицата за отклонение на инструмента отделно Φ D и нула.
4) Изтеглете инструмента, изберете номер на инструмент, различен от референтния инструмент, и ръчно сменете инструмента. Подравнете върховете на инструмента на всеки нереферентен инструмент с точка А чрез метода "джог+стъпка", докато въртите шпиндела, и след това ги въведете в колоната за пробен диаметър на рязане и колоната за пробна дължина на рязане на съответния номер на отклонение на инструмента Φ D и нула , отклоненията на инструмента на всеки нереферентен инструмент ще бъдат автоматично показани в колоните за X и Z отместване.
5) След като ножът за бенчмарк се върне в точка А, MDI изпълнява "G91 G00/или G01 X [100]"- Φ D] Z50, поставете го в началната позиция на програмата.

Фигура 4: Схематична диаграма на автоматична настройка на отместването на инструмента за еталонни ножове
2. Задайте координатата на референтния инструмент на нула в референтната точка за подравняване на инструмента и автоматично покажете метода на отместване на инструмента
Както е показано на фигури 1 и 5, стъпките за подравняване на инструмента са както следва:
1) Същото като стъпка (2) по-горе.
2) Еталонният нож се връща към пробната точка на рязане А чрез метода "джог+стъпка" според записаната стойност.
3) Натиснете F1 до „нулева ос X“ и F2 до „нулева ос Z“ на интерфейса на Фигура 4 и „относителните действителни координати“, показани на CRT, ще бъдат (0,{{7 }}).
4) Променете ръчно нереферентния инструмент, за да подравните върха му визуално с точка А. В този момент стойността на „спрямо действителните координати“, показана на CRT, е отместването на инструмента на инструмента спрямо референтния инструмент. Използвайте клавишите ▲ и , за да преместите синята ярка лента до номера на отместването на инструмента на нереферентния инструмент, запишете и го въведете в съответната позиция.
5) Същото като стъпка (5) по-горе.

Фигура 5 Схематична диаграма на автоматично показване на отместването на инструмента при нулевата координата на референтната точка на инструмента за референтния инструмент
Пробно рязане с 3 много остриета на външни кръгли сегменти на вала, ръчно изчислени за получаване на метод на отместване на инструмента
Както е показано на Фигура 6, системата ръчно подравнява инструменти 1, 2 и 4, изрязва стъпкова ос, записва машинните координати на крайните точки на рязане на всеки инструмент (както е показано в точки F, E и D на Фигура 6), и измерва диаметъра и дължината на всеки сегмент. Сменете режещото острие № 3, изрежете заден канал, подравнете десния връх на режещото острие с инструмента, запишете координатите на точка B и измерете позицията, показана на диаграмата Φ D3 и L3. След получаване на горните данни, според връзката на нарастване на координатите между точките F, E, D и B, съответстващи на всеки инструмент и началната точка на програмата O, може да се определи, че машинната координата на началната точка на програмата на референтния инструмент е (X2)- Φ D2+100, Z2-L2+50); Освен това координатите на машинния инструмент, съответстващи на началната точка на програмата за всеки нереферентен инструмент, могат да бъдат извлечени и отместването на инструмента може да бъде получено чрез ръчно изчисление. Методът на изчисление е показан в таблица 1, а записаните и изчислените стойности могат да бъдат попълнени в съответните полета. Трябва да се отбележи, че дължината на пробното рязане се отнася до насоченото разстояние в посока Z между нулевата точка на координатата на детайла и крайната точка на пробното рязане и се определя в положителната и отрицателната посока според посоката на координатна ос.

Фигура 6 Схематична диаграма на ръчно пробно рязане с много остриета

Таблица 1 Таблица за изчисление за отклонение на инструмента на нереферентни ножове
Процесът на пробно рязане при този метод е прост, елиминира стъпката на визуално подравняване на пробните точки на рязане, но отместването на инструмента трябва да се изчисли ръчно. Ако изчислителната таблица, съдържаща формулата за изчисление, се разпечата и стойностите се попълнят в съответните полета за изчисление, отместването на инструмента може бързо да се изчисли.

Фигура 7: Схематична диаграма на автоматично подравняване на инструмента в CNC системата за струговане Century Star
CNC система за струговане на звезди от 4-ти век, метод за автоматично подравняване с много инструменти
Горните методи за подравняване на ножа са всички методи за относително отклонение на ножа. HNC-21T е претърпял настройки на параметри и отстраняване на грешки в системата от професионален персонал и потребителите могат също да изберат „метод на абсолютно отклонение на инструмента“ за подравняване на инструмента. Методът на абсолютното отклонение на инструмента е малко по-различен от метода на относителното отклонение на инструмента, споменат по-горе при програмирането на машинната обработка. Не е необходимо да установявате координатната система на детайла с помощта на G92 или G54, нито да отменяте компенсацията на инструмента. Например, вижте програма O1005. Стъпките за подравняване на инструмента са както следва: след като системата се върне към нула, както е показано на фигура 6, всеки инструмент се нарязва ръчно на цилиндрична секция. След измерване на размерите на диаметъра и дължината, пробният диаметър на рязане, съответстващ на номера на отместването на инструмента, се попълва в колоната за пробна дължина на рязане, както е показано на Фигура 7. Въз основа на принципа, описан в „Пробно рязане с множество инструменти на външни сегменти на кръгъл вал, ръчно изчисляване на метода на отместване на инструмента", системният софтуер може автоматично да изчисли машинните координати на началната точка на програмата за всеки инструмент, като по този начин се постига целта за автоматично подравняване на ножа. Този метод за подравняване на ножовете е най-бързият и особено подходящ за промишлено производство.
Обобщение на 5 метода за прецизно подравняване на ножа
Цялостната идея за етапа на прецизно подравняване на инструмента е "автоматично пробно рязане → измерване → компенсиране на грешката". Има два вида компенсация на грешката: за MDI операцията на референтния инструмент или за компенсация на началната позиция на програмата на държача на стъпаловидно движещия се инструмент; За нереферентни инструменти, компенсирайте тяхната стойност на отместване на инструмента или износване. За да избегнете объркване при записването, проектирайте таблица, както е показано в Таблица 2, за да записвате и изчислявате числови стойности.

Таблица 2 Запис на настройката на ножа за метода на пробно рязане (Единица: mm)
1. След коригиране на началната позиция на програмата за коригиране на инструмента за бенчмарк, коригирайте метода на отклонение на всеки инструмент без бенчмарк поотделно
Както е показано на фигура 3, стъпките за подравняване на инструмента са както следва:
1) Референтният инструмент е в началната позиция на програмата след грубо подравняване на инструмента и отместването на всеки нереферентен инструмент се въвежда към съответната позиция в таблицата за отклонение на инструмента.
2) Обработка на повикване Φ D2 × Пробно изрязване на програмата O1000 на L2.
3) Измерете диаметъра и дължината на сегмента на режещия вал, сравнете го със стойността на програмната команда и изчислете грешката.
4) Стъпка по стъпка на движение или стойност на грешка при работа на MDI, коригирайте началната позиция на програмата.
5) Според измерените размери динамично модифицирайте командните стойности, подчертани в програмата O1000 и запазете програмата. Повторете стъпки (2) и (3), докато началната точка на програмата на референтния инструмент бъде коригирана в рамките на допустимия диапазон на точност. Запишете координатите на машинния инструмент на коригираната начална точка на програмата и нулирайте координатите.
6) Извикайте съответно програмите O1001 (Нож 1 и 4) и O1002 (Нож 3) за пробно рязане и измерете диаметъра на всяка секция Φ Di и дължината Li (i=1, 4, 3).
7) Извършете компенсиране на грешката съгласно метода, показан в таблица 3.
8) Повторете стъпки (6) до (7), докато грешката при обработката е в обхвата на точност и референтният инструмент спре в началната позиция на програмата, без да се движи.

Таблица 3 Пример за компенсиране на грешки между действителните измерени размери и стойностите на програмните инструкции за автоматично пробно рязане на сегменти от цилиндрична ос (Единица: mm)
2. Начин на настройка на началната позиция на програмата за всеки нож поотделно
Принципът на подравняване на ножа при този метод е, че всеки нож коригира своята начална позиция на програмата, косвено осигурявайки подравняване със същата начална позиция на програмата.
Както е показано на фигура 3, стъпките за подравняване на инструмента са както следва:
1) Референтен инструмент № 2 е в началната позиция на програмата след грубо подравняване на инструмента и всички нереферентни отмествания на инструмента се записват и модифицират до нула.
2) Стъпките до (5) са същите като стъпките за подравняване на инструмента със същия сериен номер като първия прецизен метод за подравняване на инструмента.
(6) Заменете нереферентния инструмент отделно, използвайте грубото отместване на инструмента, записано като относителни координати на началната точка на програмата за нереферентен инструмент, извикайте програмата O1000 за пробно рязане и измерете диаметъра на всеки сегмент поотделно Φ Сравнете Di и дължина Li (i=1, 4, 3) със стойността на програмната инструкция за определяне на разликата.
(7) Стъпка по стъпка движение или MDI операция на държача на инструмента за компенсиране на грешки, коригирайте началната позиция на програмата на всеки нереферентен инструмент поотделно.
(8) Повторете стъпки (6) и (7), докато позициите на началните точки на всяка нереферентна инструментална програма са в рамките на допустимия диапазон на точност.
(9) Вземете относителните координати, показани от CRT, като ново отместване на инструмента и ги въведете в колоните за отместване X и Z на съответния номер на отместване на инструмента в таблицата с отместване на инструмента. Този метод е прост и удобен и коригираното отместване на инструмента се получава директно от относителните координати на машината, показани на CRT, като се избягват грешки при ръчно изчисление и се постига висока точност на подравняване на инструмента.
3. След коригиране на началната позиция на програмата на инструмента за сравнителен анализ, коригирайте едновременно всички отклонения на инструмента, който не е сравнителен
Този метод е основно същият като първия точен метод за настройка на инструмента, единствената разлика е, че програмата, извикана в стъпка (7), извиква програмата O1003, обработвана от три ножа едновременно (O1004 премахва секцията за обработка на инструмент 2 и е програмата O1003), а останалите стъпки са същите.
Метод за едновременно подстригване с шест и четири ножа
Ако методът на относителното отместване на инструмента се използва за грубо подравняване на инструмента, първо въведете отместванията на всеки нереферентен инструмент, получен в съответните позиции в таблицата с отместване на инструмента, стартирайте програмата O1004, обработена от четири инструмента, и измерете диаметрите на всеки сегмент отделно Φ Di и дължина Li (i=2, 1, 4, 3), изчислете грешката при обработка. За референтния нож използвайте MDI операция или движение стъпка по стъпка, за да компенсирате стойността на грешката на държача на инструмента и коригирайте началната позиция на програмата; За нереферентни инструменти, от една страна, отместването на инструмента се коригира въз основа на оригиналното отместване на инструмента, а новото отместване на инструмента се въвежда отново в колоните за отместване X и Z на таблицата с отместване на инструмента; От друга страна, грешката при обработка на референтния инструмент също трябва да бъде попълнена в колоната за износване на този ред. Ако методът на абсолютното отклонение на инструмента се използва за грубо подравняване на инструмента, извикайте програмата O1005 за пробно рязане и компенсирайте грешките при обработка на всеки инструмент в колоната за износване, съответстваща на неговия номер на отклонение на инструмента.