Méthode d'alignement précise des outils pour les tours CNC !

Cet article est très pratique. Tout d'abord, il présente le principe et la méthode d'alignement des outils couramment utilisés dans les tours CNC ; Ensuite, quatre méthodes d'essai manuelles de coupe et d'alignement d'outils pour le système de tournage CNC Huazhong Century Star ont été présentées ; Afin d'améliorer la précision de l'alignement de ses outils, une méthode de coupe d'essai automatique contrôlée par un programme a été conçue sur la base de l'idée de « coupe d'essai automatique → mesure → compensation d'erreur », et quatre méthodes précises d'alignement d'outils ont été résumées et introduites.
Le principe et l'approche d'alignement des outils de la coupe d'essai sur tour CNC
Une compréhension approfondie du principe d'alignement des outils des tours CNC est d'une importance capitale pour les opérateurs afin de maintenir un état d'esprit clair en matière d'alignement des outils, de maîtriser efficacement les opérations d'alignement des outils et de proposer de nouvelles méthodes d'alignement des outils. L'essence de l'alignement d'outils est de déterminer la position de l'origine du programme du système de coordonnées de la pièce qui change avec la programmation dans un système de coordonnées machine unique. La tâche principale de l'alignement d'outil est d'obtenir les coordonnées de la machine-outil du point de départ du programme d'outil de référence et de déterminer le décalage d'outil de l'outil non de référence par rapport à l'outil de référence.
Cet article conclut l'accord suivant pour expliquer le principe et l'idée de la méthode de coupe d'essai pour l'alignement des outils : utilisation du système de tournage de type pédagogique Huazhong Century Star HNC-21T (numéro de version du logiciel d'application 5.30) ; Définissez le système de coordonnées de la pièce à l'aide de la commande G92 avec le centre de la face d'extrémité droite de la pièce comme origine du programme ; Programmation du diamètre, les coordonnées de la pièce du point de départ du programme H sont (100, 50) ; Il y a quatre couteaux installés sur le porte-outil : le premier couteau est un couteau à tournage grossier à cercle extérieur de 90 degrés, le deuxième couteau de référence est un couteau à tournage fin à cercle extérieur de 90 degrés, le troisième couteau est un couteau de coupe et le quatrième couteau est un coupe-fil triangulaire à 60 degrés (tous les exemples cités dans le texte sont les mêmes).
Comme le montre la figure 1, l'outil de référence est aligné selon l'idée de « couper manuellement le cercle extérieur et la face d'extrémité de la pièce, en enregistrant les coordonnées machine X et Z du point de coupe d'essai A affiché sur le CRT, puis en poussant vers l'extérieur. les coordonnées machine de l'origine du programme O, et enfin en poussant les coordonnées machine de l'origine du programme H.". Selon la relation entre les coordonnées machine-outil du point A et du point O : XO=XA - Φ d. ZO=ZA, la coordonnée machine de l'origine du programme O peut être dérivée. Sur la base des coordonnées de la pièce de H par rapport au point O comme (100,50), les coordonnées de la machine-outil du point H sont finalement dérivées comme suit : XH=100- Φ d. ZH=ZA+50. Le système de coordonnées pièce ainsi établi se base sur la position de la pointe de l'outil de référence.

Figure 1 Diagramme schématique de la coupe d'essai manuelle et de l'alignement des outils
Comme le montre la figure 2, en raison des différentes extensions et positions de chaque porte-outil dans les directions X et Z, lorsque l'outil non de référence tourne vers la position d'usinage, la position de la pointe de l'outil B est décalée par rapport au point A, et le Le système de coordonnées de pièce précédemment établi n'est plus applicable. De plus, chaque outil subira également différents degrés d'usure pendant son utilisation, de sorte que le décalage de l'outil et la valeur d'usure de chaque outil doivent être compensés. Le principe de base pour obtenir le décalage de chaque outil est que chaque outil est aligné avec un certain point de référence sur la pièce (comme le point A ou le point O sur la figure 1). En raison des différentes coordonnées machine affichées sur CRT, les coordonnées machine de l'outil non de référence à ce point sont calculées manuellement ou soustraites des coordonnées machine de l'outil de référence au même point via le calcul du logiciel système pour obtenir le décalage d'outil de chaque non-référence. outil de référence.

Figure 2 Outil de biais et compensation d’usure
En raison de divers facteurs, la précision de l'alignement manuel des outils de coupe d'essai est très limitée, et cette étape de l'alignement de l'outil est appelée alignement approximatif de l'outil. Pour obtenir des résultats plus précis, comme le montre la figure 3, un simple programme de coupe d'essai automatique est conçu dans la plage de surépaisseur d'usinage de la pièce avant le traitement. Grâce à l'idée de « coupe d'essai automatique → mesure → compensation d'erreur », la position de départ du programme d'outil de référence et le décalage d'outil de l'outil non de référence sont ajustés à plusieurs reprises, de sorte que l'erreur entre la valeur de l'instruction de traitement du programme et la mesure réelle la valeur répond aux exigences de précision. Cette étape de l’alignement des outils est appelée alignement précis des outils.
Etant donné que s'assurer que le point de départ du programme d'outil de référence se trouve dans une position précise est une condition préalable pour obtenir un décalage précis de l'outil hors référence, le premier est généralement corrigé avant le second.
Compte tenu de l'alignement de l'outil dans ces deux étapes, le processus opérationnel de base de la méthode de coupe d'essai est le suivant : test manuel de coupe avec un outil de référence pour obtenir les coordonnées de la machine-outil du point de référence d'alignement de l'outil → calcul manuel ou obtention automatique du décalage d'outil de chaque outil non de référence → l'outil de référence est à la position de départ approximative du programme → l'outil de référence est ajusté à l'aide du programme de coupe d'essai, et après avoir mesuré la taille, le porte-outil est déplacé étape par étape ou MDI pour la compensation d'erreur, Corrigez la position du point de départ du programme → Appelez à plusieurs reprises le programme de coupe d'essai pour l'outil non de référence et corrigez le décalage d'outil sur la base du décalage d'outil d'origine → L'outil de référence reste à la position point de départ précis du programme.

Figure 3 Diagramme schématique de la coupe d'essai multi-lames et de l'alignement des outils
Résumé de deux méthodes d'alignement des couteaux grossiers
Le travail de préparation à l'alignement de l'outil est le même pour chacune des méthodes suivantes : Appuyez sur la touche F2 dans le sous-menu de la fonction MDI du système pour accéder au tableau des écarts d'outil ; Utilisez les touches ▲ et pour déplacer la barre lumineuse bleue vers la position de décalage d'outil correspondante pour chaque couteau, puis appuyez sur la touche F5 ; Modifiez les données de décalage X et Z pour les numéros de décalage d'outil # 0000, # 0001, # 0002, # 0003 et # 0004 à zéro, puis appuyez sur la touche F5.
1. Sélectionnez l'outil de référence comme outil standard et définissez automatiquement la méthode de décalage d'outil
Comme le montrent les figures 1 et 4, les étapes d'alignement de l'outil sont les suivantes :
1) Utilisez les touches ▲ et pour déplacer la barre lumineuse bleue afin de l'aligner sur la position d'écart d'outil # 0002 du 2ème outil de référence. Appuyez sur la touche F5 pour définir le 2ème outil comme outil standard et la ligne se transformera en une barre rouge lumineuse.
2) Utilisez un couteau de référence pour couper la face d'extrémité droite de la pièce et enregistrez la coordonnée Z-machine du point de coupe A ; Essayez de couper le cercle extérieur de la pièce, enregistrez la coordonnée machine X du point A, arrêtez la machine après avoir rétracté l'outil et mesurez le diamètre extérieur du segment d'arbre coupé Φ D.
3) Le couteau de référence revient au point A via « jogging + pas » en fonction de la valeur enregistrée et entre les colonnes de diamètre de coupe d'essai et de longueur de coupe d'essai dans le tableau d'écart d'outil séparément Φ D et zéro.
4) Rétractez l'outil, sélectionnez un numéro d'outil autre que l'outil de référence et changez manuellement l'outil. Alignez les pointes d'outils de chaque outil non de référence avec le point A via une méthode "jog+step" tout en faisant tourner la broche, puis saisissez-les dans la colonne du diamètre de coupe d'essai et la colonne de longueur de coupe d'essai du numéro d'écart d'outil correspondant Φ D et zéro. , les biais d'outil de chaque outil non référence seront automatiquement affichés dans les colonnes de décalage X et Z.
5) Une fois le couteau de référence revenu au point A, MDI exécute "G91 G00/ou G01 X [100]" - Φ D] Z50, placez-le à la position de départ du programme.

Figure 4 : Schéma de principe du réglage automatique du décalage d'outil pour les couteaux de référence
2. Définissez la coordonnée de l'outil de référence sur zéro au point de référence d'alignement de l'outil et affichez automatiquement la méthode de décalage de l'outil.
Comme le montrent les figures 1 et 5, les étapes d'alignement de l'outil sont les suivantes :
1) Identique à l’étape (2) ci-dessus.
2) Le couteau de référence revient au point de coupe d'essai A via une méthode "jog+step" en fonction de la valeur enregistrée.
3) Appuyez sur F1 pour "zéro axe X" et F2 pour "zéro axe Z" sur l'interface de la figure 4, et les "coordonnées réelles relatives" affichées sur le CRT seront (0,{{7 }}).
4) Modifiez manuellement l'outil non de référence pour aligner visuellement sa pointe avec le point A. À ce stade, la valeur "par rapport aux coordonnées réelles" affichée sur le CRT est le décalage de l'outil par rapport à l'outil de référence. Utilisez les touches ▲ et pour déplacer la barre bleue lumineuse vers le numéro de correction d'outil de l'outil sans référence, enregistrez-le et saisissez-le à la position correspondante.
5) Identique à l’étape (5) ci-dessus.

Figure 5 Diagramme schématique de l'affichage automatique du correcteur d'outil à la coordonnée zéro du point de référence de l'outil pour l'outil de référence
3 essais de coupe multi-lames de segments d'arbre circulaires extérieurs, calculés manuellement pour obtenir la méthode de décalage d'outil
Comme le montre la figure 6, le système aligne manuellement les outils 1, 2 et 4, coupe un axe de pas, enregistre les coordonnées machine des points finaux de coupe de chaque outil (comme indiqué aux points F, E et D de la figure 6), et mesure le diamètre et la longueur de chaque segment. Remplacez la lame de coupe n° 3, découpez une rainure arrière, alignez la pointe droite de la lame de coupe avec l'outil, enregistrez les coordonnées du point B et mesurez la position indiquée dans le diagramme Φ D3 et L3. Après avoir obtenu les données ci-dessus, selon la relation d'incrément de coordonnées entre les points F, E, D et B correspondant à chaque outil et l'origine du programme O, il peut être déterminé que la coordonnée machine de l'origine du programme de l'outil de référence est (X2)- ΦD2+100, Z2-L2+50); De plus, les coordonnées de la machine-outil correspondant à l'origine du programme pour chaque outil non référencé peuvent être dérivées et le décalage de l'outil peut être obtenu par calcul manuel. La méthode de calcul est présentée dans le tableau 1 et les valeurs enregistrées et calculées peuvent être renseignées dans les espaces correspondants. Il convient de noter que la longueur de coupe d'essai fait référence à la distance dirigée dans la direction Z entre le point zéro de la coordonnée de la pièce et le point final de la coupe d'essai, et est déterminée dans les directions positive et négative en fonction de la direction de la coupe d'essai. axe de coordonnées.

Figure 6 Diagramme schématique d'un essai de coupe manuel à plusieurs lames

Tableau 1 Tableau de calcul du biais d'outil des couteaux sans référence
Le processus de coupe d'essai de cette méthode est simple, éliminant l'étape d'alignement visuel des points de coupe d'essai, mais le décalage de l'outil doit être calculé manuellement. Si le tableau de calcul contenant la formule de calcul est imprimé et que les valeurs sont remplies dans les espaces correspondants pour le calcul, le correcteur d'outil peut être calculé rapidement.

Figure 7 : Diagramme schématique de l'alignement automatique des outils dans le système CNC du tournage Century Star
Système CNC de tournage en étoile du 4ème siècle, méthode d'alignement automatique multi-outils
Les méthodes d'alignement des couteaux ci-dessus sont toutes des méthodes de déviation relative des couteaux. HNC-21T a fait l'objet de réglages de paramètres et d'un débogage du système par du personnel professionnel, et les utilisateurs peuvent également choisir la "méthode de déviation absolue de l'outil" pour l'alignement des outils. La méthode de déviation absolue de l'outil est légèrement différente de la méthode de déviation relative de l'outil mentionnée ci-dessus dans la programmation de l'usinage. Il n'est pas nécessaire d'établir le système de coordonnées pièce à l'aide de G92 ou G54, ni d'annuler la correction d'outil. Par exemple, veuillez vous référer au programme O1005. Les étapes d'alignement des outils sont les suivantes : une fois le système revenu à zéro, comme le montre la figure 6, chaque outil est découpé manuellement en une section cylindrique. Après avoir mesuré les dimensions de diamètre et de longueur, le diamètre de coupe d'essai correspondant au numéro de décalage d'outil est renseigné dans la colonne de longueur de coupe d'essai, comme le montre la figure 7. Basé sur le principe décrit dans « Coupe d'essai avec plusieurs outils de segments d'arbre circulaires extérieurs, manuellement ». calcul de la méthode de décalage d'outil", le logiciel système peut calculer automatiquement les coordonnées machine de l'origine du programme pour chaque outil, atteignant ainsi l'objectif d'alignement automatique des couteaux. Cette méthode d’alignement des couteaux est la plus rapide et particulièrement adaptée à la production industrielle.
Résumé de 5 méthodes d’alignement précis des couteaux
L'idée générale de l'étape d'alignement précis de l'outil est "coupe d'essai automatique → mesure → compensation d'erreur". Il existe deux types de compensation d'erreur : pour le fonctionnement MDI de l'outil de référence ou pour la compensation de la position de départ du programme du porte-outil mobile pas à pas ; Pour les outils non référencés, compenser leur décalage d'outil ou leur valeur d'usure. Pour éviter toute confusion lors de l'enregistrement, concevez un tableau comme indiqué dans le tableau 2 pour enregistrer et calculer les valeurs numériques.

Tableau 2 Enregistrement de réglage du couteau de la méthode de coupe d'essai (unité : mm)
1. Après avoir corrigé la position de départ du programme de correction de l'outil de référence, ajustez séparément la méthode de biais de chaque outil non-référence.
Comme le montre la figure 3, les étapes d'alignement de l'outil sont les suivantes :
1) L'outil de référence se trouve à la position de départ du programme après un alignement approximatif de l'outil, et le décalage de chaque outil non référencé est entré dans la position correspondante sur la table de déviation d'outil.
2) Traitement des appels Φ Coupe d'essai du programme O1000 de D2 × L2.
3) Mesurez le diamètre et la longueur du segment de l'arbre de coupe, comparez-le avec la valeur de commande du programme et calculez l'erreur.
4) Mouvement pas à pas ou valeur d'erreur de fonctionnement MDI, ajustez la position de départ du programme.
5) Selon les dimensions mesurées, modifier dynamiquement les valeurs de commande soulignées dans le programme O1000 et sauvegarder le programme. Répétez les étapes (2) et (3) jusqu'à ce que le point de départ du programme de l'outil de référence soit corrigé dans la plage de précision autorisée. Enregistrez les coordonnées de la machine-outil du point de départ corrigé du programme et remettez les coordonnées à zéro.
6) Appelez respectivement les programmes O1001 (Couteau 1 et 4) et O1002 (Couteau 3) pour un essai de coupe et mesurez le diamètre de chaque section Φ Di et la longueur Li (i=1, 4, 3).
7) Effectuez une compensation d'erreur selon la méthode indiquée dans le tableau 3.
8) Répétez les étapes (6) à (7) jusqu'à ce que l'erreur d'usinage se situe dans la plage de précision et que l'outil de référence s'arrête à la position de départ du programme sans bouger.

Tableau 3 Exemple de compensation d'erreur entre les dimensions de mesure réelles et les valeurs d'instruction du programme pour un essai de coupe automatique de segments d'axe cylindrique (unité : mm)
2. Méthode de réglage de la position de départ du programme pour chaque couteau séparément
Le principe de l'alignement des couteaux dans cette méthode est que chaque couteau corrige sa position de départ du programme, assurant indirectement l'alignement avec la même position de départ du programme.
Comme le montre la figure 3, les étapes d'alignement de l'outil sont les suivantes :
1) L'outil de référence n°2 est à la position de départ du programme après un alignement approximatif de l'outil, et tous les décalages d'outils non de référence sont enregistrés et modifiés à zéro.
2) Les étapes jusqu'à (5) sont les mêmes que les étapes d'alignement de l'outil avec le même numéro de série que la première méthode d'alignement précis de l'outil.
(6) Remplacez l'outil sans référence séparément, utilisez le décalage d'outil brut enregistré comme coordonnées relatives du point de départ du programme d'outil sans référence, appelez le programme O1000 pour une coupe d'essai et mesurez le diamètre de chaque segment séparément Φ Comparez Di et la longueur Li (i=1, 4, 3) avec la valeur de l'instruction du programme pour déterminer la différence.
(7) Mouvement pas à pas ou opération MDI du porte-outil pour la compensation d'erreur, ajustez séparément la position de départ du programme de chaque outil non de référence.
(8) Répétez les étapes (6) et (7) jusqu'à ce que les positions des points de départ de chaque programme d'outil sans référence soient dans la plage de précision autorisée.
(9) Prenez les coordonnées relatives affichées par CRT comme nouvelle correction d'outil et saisissez-les dans les colonnes de correction X et Z du numéro de correction d'outil correspondant dans le tableau de correction d'outil. Cette méthode est simple et pratique, et le décalage d'outil corrigé est directement obtenu à partir des coordonnées relatives de la machine affichées sur le CRT, évitant ainsi les erreurs de calcul manuel et obtenant une précision d'alignement d'outil élevée.
3. Après avoir ajusté la position de départ du programme d'outils de référence, ajustez simultanément tous les biais de l'outil non-référence.
Cette méthode est fondamentalement la même que la première méthode de réglage précis de l'outil, la seule différence est que le programme appelé à l'étape (7) appelle le programme O1003 traité par trois fraises en même temps (O1004 supprime la section de traitement de l'outil 2 et est le programme O1003), et les autres étapes sont les mêmes.
Méthode de coupe simultanée de six quatre couteaux
Si la méthode de décalage d'outil relatif est utilisée pour l'alignement approximatif de l'outil, entrez d'abord les décalages d'outil de chaque outil non de référence obtenus dans les positions correspondantes sur la table de décalage d'outil, exécutez le programme O1004 traité par quatre outils et mesurez les diamètres de chaque segment. séparément Φ Di et la longueur Li (i=2, 1, 4, 3), calculez l'erreur d'usinage. Pour le couteau de référence, utilisez l'opération MDI ou le mouvement pas à pas pour compenser la valeur d'erreur du porte-outil et ajustez la position de départ du programme ; Pour les outils non de référence, d'une part, le correcteur d'outil est corrigé sur la base du correcteur d'outil d'origine, et le nouveau correcteur d'outil est réinscrit dans les colonnes de décalage X et Z de la table de correcteur d'outil ; D'autre part, l'erreur d'usinage de l'outil de référence doit également être renseignée dans la colonne d'usure de cette ligne. Si la méthode de déviation absolue de l'outil est utilisée pour l'alignement approximatif de l'outil, appelez le programme O1005 pour un essai de coupe et compensez les erreurs d'usinage de chaque outil dans la colonne d'usure correspondant à son numéro d'écart d'outil.