【数控机床精度检测及对刀装置】
功能/作用介绍：
本装置针对学生在数控车削加工训练中面临的对刀困难及安全问题而研制，综合考虑了人身安全、成本、使用方便、艺术美观等方面而设计了该装置，可以解决学生在数控车床对刀过程中遇到的一系列问题。通过验证该种对刀装置的对刀精度在X和Z两个方向上都为0.1mm范围内，完全符合设计和使用要求。并且该对刀装置还可延伸作为数控车床刀架的重复定位精度和反向间隙精度的检测，使用时非常方便。
在数控车床的加工过程中，对刀并获取刀具的X、Z向的偏置补偿值，是一个必须且非常重要的环节。
对刀的传统方式只有两种，其一，是用数控车床自带的自动对刀仪对刀。其二，是采用开动机床手工试切的方法对刀。如果要用第一种方法对刀，那么机床必须配备自动对刀仪，但是自动对刀仪的价格是非常昂贵的，目前国内生产数控车床，为降低成本一般不配自动对刀仪，对于工程训练用的数控车床更是如此。那么我们就要用第二种方法来对刀。试切对刀对于熟练的操作工来说并不是件难事，但对于刚刚接触数控车床的学生来说就会带来不小的麻烦。虽然老师在指导学生实习时为减少机床的损坏以及人身事故发生，会把对刀的要领讲解得很细致，但还是很难杜绝个别学生的失误，所以在学生工程训练中既经济又实用的数控车床对刀问题是目前急待解决的问题。
具体问题有：1、由于学生训练时间较短操作不熟练以及紧张或疏忽大意等等会造成学生在手工对刀时，手摇刀架的速度、方向、位置等控制不准确，就会造成撞刀现象。这样机床的精度、刀架的精度会大大降低。为此各个指导教师都把对刀的要领讲解得非常细致，但还是难杜绝个别学生的失误。
2、由于我们用的数控车床是前置式、转塔式的刀架，这种刀架刚性很好、装刀数量也多，但其体积较大，所以学生在试切对刀时必须要将头伸进机床的防护门才能勉强看到刀尖试切的状况，尤其对于身材较小的学生需要伸进去更多，由于对刀时机床正在高速运转，一不小心就会对学生的人身安全造成严重危害。所以，学生在数控车训练中采用手工试切对刀，对于学生和机床来说存在着较大的事故隐患。(如下图所示)
通过一段时间的摸索我们决定自行设计制造一种全新的装置来解决上述问题。
如图所示：
设计思想：
1.装置的原理是：采用两个百分表，将其水平固定在一个由铝合金材料制成的壳体内，用车刀刀尖与百分表的触头接触并观察两个百分表上的指针读数，从而获取刀具在X、Z向的偏置值。
2.同时还要在对刀装置上安装一个水平水柱，以保证对刀装置在卡盘上处于水平放置。
3.另外要更换百分表的触头，以增大刀尖与触头的接触面积，节省对刀时间。
4.在对刀装置的上盖上设计了一个方孔，以方便调节百分表的刻度盘。
5.对刀装置的外观要轻巧、美观。
装置的创新点：这种对刀装置在使用时，
1.无需转动机床主轴。2.在学生身体远离机床运动件的情况下即可完成对刀。
3. 无需对机床本身的软、硬件进行任何改动。4.外形轻巧、美观。5.成本小、制造简单。
具体使用方法如下：
对刀装置在使用前要进行调试：通过对百分表盘读数调试对零，目的是要事先取当触到Z向表头，指针指向表盘零位时，触头距离卡爪面的长度以及当触到X向表头，指针指向表盘零位时，触头距离主轴轴线的直径长度。假设：Z向长度为142毫米，X向直径是54毫米。接下来就可以对刀了。将对刀装置装在三爪卡盘上，通过观察水平水柱将对刀装置水平放置，无需开动主轴将刀具刀尖缓缓的靠近百分表触头，接触到Z轴上百分表触头时观察百分表指针，当指针指向预先调试好的位置时，将显示器上显示的z向数值输入对应的刀具偏置寄存器中，然后再减去(对刀装置触头对零时距离卡爪面的长度即142毫米与零件毛坯实际要伸出的长度的差值如：60毫米)即可，或直接输入Z82，按显示器上的测量键也一样。在测试X向的偏置值时方法同上，当刀尖接触到X轴上百分表触头时观察百分表指针，当指针指向预先调试好的位置时，直接输入X54，然后按显示器上的测量键，这样X向的偏置值就被输入。
对刀装置的验收检测：
通过在3台数控车床上重复测验，结果两个方向的误差都不超过0.1mm，也就是说我们设计并制造的对刀装置的精度完全达到设计要求。
检测数据如下：
机床编号手工对刀数值
X向对刀仪对刀数值
X向手工对刀数值
Z向对刀仪对刀数值
Z向
1号 96.135 96.189 189.562 189.466
8号 99.368 99.277 192.325 192.391
12号 98.254 98.155 194.889 194.905
对刀装置的延伸功能：
该对刀装置还可以作为数控车床的刀架的重复定位精度和反向间隙精度的检测，因为目前在检测以上精度时通常都采用磁力表架和百分表来检测，用这种方法会出现由于表座磁力不够或表架杆松动而使测量过程产生误差，另外还要在对x方向进行检测后重新调节表座以及表杆的位置和方向，才能对z方向进行检测，所以比较麻烦，而采用该对刀装置装在卡盘上进行检测就可以避免上述问题，并且能够做到方便和快捷。
结束语：
这个装置用于教学后学生无需转动机床主轴并在身体远离机床运动件的情况下即可完成对刀。
本装置于2007年和2009年分别获得国家实用新型和发明专利，并给一家企业租用三年。
作品名称：数控机床精度检测及对刀装置
完成单位：南京航空航天大学
