未对准会导致加工失败。对于瑞士型机床而言,滑轨上的刀具必须和主轴的中心线对齐,辅助刀具必须和副轴中心线对齐,以此保证精度和避免刀具断裂,比如镗杆。同样,主副轴必须相互对齐,保证准确地零件拾取操作。
Swiss Turn Solutions公司(一家咨询公司,提供Theory 168系列机床配件产品)的总裁Ben York称,对准检查的一种常见方式是借助机轴上安装的轻型或同轴式针盘指示表。例如,通过在副轴上安装指示表探测主轴内正在旋转的车削杆,对主副轴进行对准。但是,York先生称,使用此类设备进行对准时可能存在一些问题。在某些情况下,他说指示表可能不适合瑞士型机床的导套或基本工作区。即便适合,指示表伸出机轴的部分通常会造成对准误差。另外,在将刀具同主轴对准时,通常需要主轴到副轴再到刀具的传递测量,这可能会扩大误差。
图1安装在瑞士型机床机轴上的摄像头可以简化刀具和主/副轴中心线的对准操作
York先生称他的公司开发了一套非接触式摄像系统,用于高精度且可重复的测量当前的主轴和刀具对准度以及需要修正的未对准量。该系统称为Perfect Zero Swiss,用户可以利用主副轴内安装的摄像头查看刀具的放大影像,确定刀具在移动至理论主轴中心线时的实际位置。 然后,系统软件会确定刀具应移动多少距离才能抵达实际中心线位置。
为了将刀具和主轴对准,用户需要在导套内安装一个50倍放大摄像头,然后,通过一个USB接口将该摄像头连接到系统的专用电脑上,电脑安装了Perfect Zero软件。首先,使用提供的目标作为参照进行5 min的校准,然后,软件将确定和记录主轴中心线的位置。然后,将每个刀具驱动至主轴中心线,刀具的放大图像会显示在电脑屏幕上。屏幕上的十字标代表机轴中心线,可以看到刀具中心点(针对钻孔)或镶件边缘(针对镗杆)同中心线的距离。 然后,手动移动滑轨将刀具同主轴中心线对准。软件会结合机床位置计算差值,用户将差值输入控制系统。
图2这款软件可以计算出刀具和理论机轴中心线的距离,该数据会被导入控制系统,纠正未对准
导套摄像头直径最小10 mm。可以在副轴上安装一个更常见的柄式摄像头,按类似方式将辅助刀具和副轴中心线对准,以及将主副轴中心线对准。主副轴对准可以保证副轴准确的从主轴拾取零件进行后续辅助加工。York先生称,有一家工厂就曾出现过这种问题,当副轴从主轴上拾取小型零件时,因为主副轴未对齐,造成零件刮擦。该厂曾尝试使用主轴内安装的针盘指示表进行对准,但该设备的主副轴对准精度不足。但是,导套内安装的Perfect Zero摄像头可以偏离副轴内的目标安装位置0.1 in(基本上就是零件的拾取位置),可以实现正确对准。
图3一个摄像头安装在瑞士型机床的导套上。另一个摄像头带有一个柄式夹持器,安装在副轴上
York先生称,该系统同样适用于精度极高的瑞士型机床,当夹头式刀夹安装了小型刀具时,可以探测因刀具振摆或变动导致的定位误差。位置可重复度达到0.0002 in,适用于直径最小0.005 in的刀具。该系统包括一个导套摄像头,一个柄式副轴摄像头,一个专用便携式电脑(安装了Perfect Zero软件以及各种视觉标定目标),以及一个便携服务推车。副轴摄像头为通用型,适用于为机床和铣床确定工件坐标,特别是小型零件以及精细材料制造的零件。同时,这款摄像头可以在3D打印机上使用,确定基材(用于打印其他材料)的位置。
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