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采用自動測試系統(tǒng)提高加工精度在數(shù)控沖床上往往可采用工件在線測量和刀具監(jiān)控系統(tǒng)來提高數(shù)控沖床的加工精度。
(1)采用工件在線自動測量系統(tǒng)提高零件加工精度 采用工件在線自動測量系統(tǒng)是采用工件測量系統(tǒng)對工件在安裝、加工過程中間、加工結(jié)束時,進行工件尺寸測量的刪量系統(tǒng)。在加工中如果能對影響加工誤差的各種因素都能采取有效的補償,自然是很理想。但是實際加工過程中由于隨機因素眾多,要使所有誤差都具有象機床空間誤差一樣透明的可用明確的數(shù)學(xué)模型來表達,還有一些困難。因此在加工誤差的補償方面需另辟途徑,即把整個加工誤差作為“黑箱”來處理。它通過直接測量加工工件的最終誤差來發(fā)出修正指令,而不需了解誤差的各個組成因素間的數(shù)學(xué)關(guān)系。
數(shù)控沖床的加工誤差檢測方法可分為下列兩大類:
1)過程中實時檢測在加工過程中直接對工件進行測量,并根據(jù)其誤差值發(fā)出相應(yīng)的修正指令,它適用于工序固定,并能有效地防止切屑干擾的場合。例如在磨削和珩磨等精細加工中使用。
2)循環(huán)中測量數(shù)控沖床加工,一般具有工序集中的特點,工序較多,有些工序還要求復(fù)雜的輪廓加工,此外有不少程序(如車、銑和鏜等)的切削截面較大,切屑飛濺,很難對測頭進行有效的防護。解決的辦法歸結(jié)起來有兩點:首先是采用在整個加工過程循環(huán)中的工序前和工序后進行測量來代替過程中實時測量;其次是應(yīng)用觸發(fā)式測頭來代替掃描式比例測頭(如電感式和電容式的),它具有更好的隨動性,可完全按數(shù)控沖床的測量系統(tǒng)進行坐標測量,因而具有更大的測量靈活性,適應(yīng)工件的尺寸和形狀多變的柔性加工場合。
循環(huán)中測量主要檢測內(nèi)容有:工序前測量和工序后測量二種方法。
工序前測量用于檢測刀具尺寸并對磨損量進行補償、對工件及其夾具通過檢測來控制其正確位置,以保證精確的工件坐標原點和均勻的加工余量。
工序后測量主要用于測量加工工件的尺寸,根據(jù)其誤差作出相應(yīng)的坐標位置調(diào)整,以便進行必要的補充加工。雖然它不及實時檢測能在加工過程中防止廢品產(chǎn)生,但如果出現(xiàn)廢品而無法糾正時,也可通過調(diào)整避免下一個工件再出現(xiàn)廢品。
工件在線自動測量系統(tǒng)常用觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)。觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)中觸發(fā)式測頭通常具有三維測量功能,其工作原理相當于一個重復(fù)精度很高的觸點開關(guān),在測量軟件的控制下,可在數(shù)控沖床上進行自動測量。當測頭碰觸到被測量的目標時,發(fā)出觸發(fā)信號,數(shù)控系統(tǒng)接收到此開關(guān)信號后,就中斷測量運動,并采集此瞬間的坐標值,它由運行的程序讀出并記人相應(yīng)的變量中,可與原存儲的坐標值進行比較,得出該測量點的定位值的偏移量。重復(fù)上述過程,可測出第二點的偏移量。通過數(shù)據(jù)運算即能得到這兩點間的尺寸。因此觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)具有下列些典型用途:在機床上對加工后的工作進行在線檢測;自動校正刀具和工件的坐標位置,以補償?shù)毒吣p和機床的誤差;加工前檢測工件參考點(面)的安裝位置,據(jù)此調(diào)整工件的坐標零點,以保證后續(xù)加工有較均勻的余量,使加工條件合理化;在機床上對新更換的刀具作對刀檢查,并按實際的刀尖位置的偏差進行刀具補償,以修正刀具安裝誤差;對刀具狀態(tài)(如刀片破損、鉆頭折斷等)進行檢驗,及時報警更換。觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)的類型可按下列不同條件進行分類:
按工作方式分類有常開觸點式和常閉觸點式。
接觸發(fā)信號傳輸至控制接口的辦法分類有連線傳輸式、電磁耦合傳輸式和紅外輻射傳輸式。
按結(jié)構(gòu)型式分類有整體單元式和組合式(測量回路與機床結(jié)構(gòu)聯(lián)在一起,而非獨立的單元)。
目前最常使用的是常閉觸點式整體單元的測頭,它的外形和結(jié)構(gòu)如圖10-4所示。常閉觸點式整體單元測頭(以下簡稱為觸發(fā)式測頭)的優(yōu)點是觸點封閉在結(jié)構(gòu)內(nèi)部,防護條件好,且成獨立單元,不依賴于主機的結(jié)構(gòu),便于推廣應(yīng)用。其工作原理為當測量桿端球碰觸被測物體時,觸點脫開,因而容許有較大的超程,使測量過程中能避免因失誤越程而出現(xiàn)的剛性碰撞,故安全性較高。
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