【數控機床精度檢測及對刀裝置】
功能/作用介紹：
本裝置針對學生在數控車削加工訓練中面臨的對刀困難及安全問題而研制，綜合考慮了人身安全、成本、使用方便、藝術美觀等方面而設計了該裝置，可以解決學生在數控車床對刀過程中遇到的一系列問題。通過驗證該種對刀裝置的對刀精度在X和Z兩個方向上都為0.1mm范圍內，完全符合設計和使用要求。并且該對刀裝置還可延伸作為數控車床刀架的重復定位精度和反向間隙精度的檢測，使用時非常方便。
在數控車床的加工過程中，對刀并獲取刀具的X、Z向的偏置補償值，是一個必須且非常重要的環節。
對刀的傳統方式只有兩種，其一，是用數控車床自帶的自動對刀儀對刀。其二，是采用開動機床手工試切的方法對刀。如果要用第一種方法對刀，那么機床必須配備自動對刀儀，但是自動對刀儀的價格是非常昂貴的，目前國內生產數控車床，為降低成本一般不配自動對刀儀，對于工程訓練用的數控車床更是如此。那么我們就要用第二種方法來對刀。試切對刀對于熟練的操作工來說并不是件難事，但對于剛剛接觸數控車床的學生來說就會帶來不小的麻煩。雖然老師在指導學生實習時為減少機床的損壞以及人身事故發生，會把對刀的要領講解得很細致，但還是很難杜絕個別學生的失誤，所以在學生工程訓練中既經濟又實用的數控車床對刀問題是目前急待解決的問題。
具體問題有：1、由于學生訓練時間較短操作不熟練以及緊張或疏忽大意等等會造成學生在手工對刀時，手搖刀架的速度、方向、位置等控制不準確，就會造成撞刀現象。這樣機床的精度、刀架的精度會大大降低。為此各個指導教師都把對刀的要領講解得非常細致，但還是難杜絕個別學生的失誤。
2、由于我們用的數控車床是前置式、轉塔式的刀架，這種刀架剛性很好、裝刀數量也多，但其體積較大，所以學生在試切對刀時必須要將頭伸進機床的防護門才能勉強看到刀尖試切的狀況，尤其對于身材較小的學生需要伸進去更多，由于對刀時機床正在高速運轉，一不小心就會對學生的人身安全造成嚴重危害。所以，學生在數控車訓練中采用手工試切對刀，對于學生和機床來說存在著較大的事故隱患。(如下圖所示)
通過一段時間的摸索我們決定自行設計制造一種全新的裝置來解決上述問題。
如圖所示：
設計思想：
1.裝置的原理是：采用兩個百分表，將其水平固定在一個由鋁合金材料制成的殼體內，用車刀刀尖與百分表的觸頭接觸并觀察兩個百分表上的指針讀數，從而獲取刀具在X、Z向的偏置值。
2.同時還要在對刀裝置上安裝一個水平水柱，以保證對刀裝置在卡盤上處于水平放置。
3.另外要更換百分表的觸頭，以增大刀尖與觸頭的接觸面積，節省對刀時間。
4.在對刀裝置的上蓋上設計了一個方孔，以方便調節百分表的刻度盤。
5.對刀裝置的外觀要輕巧、美觀。
裝置的創新點：這種對刀裝置在使用時，
1.無需轉動機床主軸。2.在學生身體遠離機床運動件的情況下即可完成對刀。
3. 無需對機床本身的軟、硬件進行任何改動。4.外形輕巧、美觀。5.成本小、制造簡單。
具體使用方法如下：
對刀裝置在使用前要進行調試：通過對百分表盤讀數調試對零，目的是要事先取當觸到Z向表頭，指針指向表盤零位時，觸頭距離卡爪面的長度以及當觸到X向表頭，指針指向表盤零位時，觸頭距離主軸軸線的直徑長度。假設：Z向長度為142毫米，X向直徑是54毫米。接下來就可以對刀了。將對刀裝置裝在三爪卡盤上，通過觀察水平水柱將對刀裝置水平放置，無需開動主軸將刀具刀尖緩緩的靠近百分表觸頭，接觸到Z軸上百分表觸頭時觀察百分表指針，當指針指向預先調試好的位置時，將顯示器上顯示的z向數值輸入對應的刀具偏置寄存器中，然后再減去(對刀裝置觸頭對零時距離卡爪面的長度即142毫米與零件毛坯實際要伸出的長度的差值如：60毫米)即可，或直接輸入Z82，按顯示器上的測量鍵也一樣。在測試X向的偏置值時方法同上，當刀尖接觸到X軸上百分表觸頭時觀察百分表指針，當指針指向預先調試好的位置時，直接輸入X54，然后按顯示器上的測量鍵，這樣X向的偏置值就被輸入。
對刀裝置的驗收檢測：
通過在3臺數控車床上重復測驗，結果兩個方向的誤差都不超過0.1mm，也就是說我們設計并制造的對刀裝置的精度完全達到設計要求。
檢測數據如下：
機床編號手工對刀數值
X向對刀儀對刀數值
X向手工對刀數值
Z向對刀儀對刀數值
Z向
1號 96.135 96.189 189.562 189.466
8號 99.368 99.277 192.325 192.391
12號 98.254 98.155 194.889 194.905
對刀裝置的延伸功能：
該對刀裝置還可以作為數控車床的刀架的重復定位精度和反向間隙精度的檢測，因為目前在檢測以上精度時通常都采用磁力表架和百分表來檢測，用這種方法會出現由于表座磁力不夠或表架桿松動而使測量過程產生誤差，另外還要在對x方向進行檢測后重新調節表座以及表桿的位置和方向，才能對z方向進行檢測，所以比較麻煩，而采用該對刀裝置裝在卡盤上進行檢測就可以避免上述問題，并且能夠做到方便和快捷。
結束語：
這個裝置用于教學后學生無需轉動機床主軸并在身體遠離機床運動件的情況下即可完成對刀。
本裝置于2007年和2009年分別獲得國家實用新型和發明專利，并給一家企業租用三年。
作品名稱：數控機床精度檢測及對刀裝置
完成單位：南京航空航天大學
