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利用CNC加工中心实现刀具修模自动化技术

来源:http://www.szkia.com/news/76.html    发布时间 : 2017-07-19
机械加工中,刀具是切削加工的基础工艺装备,与被加工零件直接接触,不同的刀具可以加工出不同的零件结构和零件表面,对机械加工起着至关重要的作用,堪称“工业的牙齿”。作为消耗品,刀具自身存在一定的寿命,不同材料,不同规格的刀具有着不同的寿命;对于大批量加工生产而言,刀具消耗在加工成本中也占有较为重要的部分。因而提高刀具寿命,控制好刀具消耗进而降低加工成本,提高生产效益,是制造业共同面对的问题。

现有技术

刀具修模是提高刀具使用寿命的一种方式。然而传统的手动设备修模刀具不管是在精度和效率,还是可靠性与安全性上均无法满足用户需求。同时对于企业来说还需要培训专业的刀具修磨人员,这样又增加了一部分人力成本。

技术开发

针对以上问题结合企业的现有资源开发出一套利用CNC加工中心实现刀具修磨自动化的技术方案:

首先由于刀具材料一般都较硬,只能采用磨削加工来改变其外形。不同材质的砂轮磨粒适合于磨削不同材质的刀具,刀具不同部位需要使用的磨粒大小也不同,以确保刃口保护和加工效率的最佳结合。因而利用CNC加工中心实现刀具修模首要解决的问题就是砂轮的种类及装夹方式;考虑到氧化铝砂轮价格低廉,且易修成不同的外形用于修磨复杂的刀具,然而其能修磨的刀具过于单一(可用于修磨HSS(高速钢)刀具),且装夹困难,更换频繁,故使用能修磨更多刀具的金刚石砂轮(可修磨HSS(高速钢)、PM-HSS(冶金粉末高速钢)和HM(硬质合金钢)刀具)。将金刚石砂轮使用特质螺帽锁紧到铣刀所用刀把上,这样就可以把金刚石砂轮装夹到CNC加工中心的刀盘上以及机台主轴上另外需要考虑就是修磨刀具的装夹定位方式:利用伸缩气缸配合自制弹性刚夹套将刀具夹紧,同时将刀具的夹具固定于四轴平台上,这样保证架设四轴的平行度与直线度即可保证修磨刀具的平行度与直线度,同时可使修磨刀具在X轴、Y轴和a轴方向上运动。配合机台主轴在Z轴方向的运动实现刀具的刀刃不同角度的修磨。

再者,利用CNC加工中心修模刀具最关键的技术在于探头的使用,利用高精度的探头配合加工中心输入的检测程序可实现刀具修磨零点以及刀具修磨位置、修磨刀具刃数的确认,将这几个变量测量结果反馈给CNC加工中心的数控系统输入事先编写好的磨刀程序进行刀具修磨
当然最后实现磨刀自动化,我们还要加入自动化的流水线:通过自行设计,得到摆放刀具的料盘,这样就可使机械手对刀具进行精确定位,进而实现刀具的上下料,配合CNC加工中心,以及流水线装置和最后的高精度检测装置,实现刀具修磨的完全自动化。

具体的CNC加工中心修磨刀具的加工工艺可以以修磨端铣刀为例:对于磨损的端铣刀而言,必须将磨损的刀刃部分切除重新磨削出所需的刀刃,当然这需要保证刀具有效刃长,若无法保证,则此端铣刀就不能再次修磨。对于CNC加工中心而言,我们可以预先设定好最大切除长度和每次切除量,每切出一次探头进行检测一次,切除量累加一次;若检测到刀刃部分仍有缺失,就再切除一次,直到刀刃完整才可进一步修磨刀具的其他部分;若切除量超过最大切除长度则此刀具不可再次修磨。接下来就是磨削断屑槽,接着磨出刀具后角,最后磨出刀具底刃,这些都可以预先通过程序设计利用X轴、Y轴、Z轴和a轴之间的配合运动实现。

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