位置對(duì)位置換刀時(shí)間的計(jì)量方法

位置對(duì)位置換刀時(shí)間的計(jì)量方法

各種結(jié)構(gòu)的刀庫和更換刀的機(jī)器為自動(dòng)更換刀提供了方便的工具。更多的制造商根據(jù)他們的長期維護(hù)時(shí)間進(jìn)行了短暫的更換。自動(dòng)更換時(shí)間作為數(shù)據(jù)機(jī)械的主要指標(biāo)，是競(jìng)爭(zhēng)中的一個(gè)重要支撐。但自動(dòng)換刀裝置換刀時(shí)間計(jì)量方法在國內(nèi)仍沒有標(biāo)準(zhǔn),各制造廠家根據(jù)自己的情況用刀對(duì)刀或切削對(duì)切削來標(biāo)出自己生產(chǎn)的加工中心的換刀裝置時(shí)間,有些直接標(biāo)出換刀時(shí)間,但未說明是刀對(duì)刀還是切削對(duì)切削,另外,各廠家對(duì)刀對(duì)刀或切削對(duì)切削的換刀時(shí)間也存在不同的理解,況且不同的選刀方式,換刀時(shí)間也可能不同,在同一選刀方式下,換刀庫中不同位置的刀具的換刀時(shí)間也可能不同。為此,這里就刀對(duì)刀(tool-to-tool簡稱TTT)換刀時(shí)間,切削對(duì)切削(cut-to-cut簡稱CTC)換刀時(shí)間提出統(tǒng)一的計(jì)量方法,并提出一種新的位置對(duì)位置(position-to-position簡稱PTP)換刀時(shí)間計(jì)量方法。1自動(dòng)換刀時(shí)間1)刀對(duì)刀換刀時(shí)間指自動(dòng)換刀裝置把要換的刀具從主軸開始拔下到將下一工步需要的刀具完全插入主軸所要經(jīng)歷的時(shí)間。至于這中間自動(dòng)換刀裝置需要經(jīng)過什么樣的換刀過程,因每種自動(dòng)換刀裝置的不同而不同。另外,換刀過程(刀對(duì)刀換刀時(shí)間)的前后自動(dòng)換刀裝置及機(jī)床還要有很多過程,也就是說一般加工中心每次換刀時(shí)所經(jīng)歷的輔助時(shí)間比刀對(duì)刀換刀時(shí)間要長。刀對(duì)刀換刀時(shí)間的長短主要取決于自動(dòng)換刀裝置的性能的好壞,與所安裝的機(jī)床的各坐標(biāo)的快速移動(dòng)速度和加/減速無關(guān),甚至與機(jī)床的配置、配合情況等無密切關(guān)系。因此,刀對(duì)刀換刀時(shí)間主要反映的是自動(dòng)換刀裝置作為功能部件本身性能的情況,故是自動(dòng)換刀裝置這個(gè)功能部件的主要性能指標(biāo)。2)位置對(duì)位置換刀時(shí)間指機(jī)床的各坐標(biāo)進(jìn)入換刀位置PC那一刻到換完刀后離開換刀位置PC那一刻所要經(jīng)歷的時(shí)間。位置對(duì)位置換刀時(shí)間由自動(dòng)換刀裝置的性能、自動(dòng)換刀裝置與機(jī)床的配置、配合情況等綜合情況決定,而與機(jī)床各坐標(biāo)的快速移動(dòng)速度和加/減速等無關(guān)。顯然,位置對(duì)位置換刀時(shí)間小于切削對(duì)切削換刀時(shí)間,雖然位置對(duì)位置換刀時(shí)間未完全反映因每次換刀所占用的一個(gè)工序輔助時(shí)間,但完全可以由此準(zhǔn)確的計(jì)算每一個(gè)換刀工序因每次換刀所占用的輔助時(shí)間,從而也就可以在編制加工程序時(shí)比較準(zhǔn)確的計(jì)算出加工某個(gè)零件需要的時(shí)間,這就為充分的利用數(shù)控機(jī)床提供了需要的數(shù)據(jù)。同時(shí)也可以說,位置對(duì)位置換刀時(shí)間不僅是自動(dòng)換刀裝置的一個(gè)主要性能參數(shù),同時(shí)也是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)主要技術(shù)參數(shù)。3)切削對(duì)切削換刀時(shí)間對(duì)于Z軸為垂直狀態(tài)的加工中心(如立式加工中心等)是指X、Y、Z坐標(biāo)從參考位置PR即各自行程范圍的中點(diǎn)移向換刀位置PC,換完刀后再回到參考位置PR所需要經(jīng)歷的時(shí)間。對(duì)于Z軸為水平狀態(tài)的加工中心(如臥式加工中心等)參考位置PR的XR坐標(biāo)為X行程的中點(diǎn),YR坐標(biāo)從其最低位置向上1/4行程處,ZR坐標(biāo)為主軸端位于近主軸處的工作臺(tái)邊沿位置,另外,如果加工中心的工作臺(tái)為長方形,則X坐標(biāo)應(yīng)與長方形的長邊平行。切削對(duì)切削換刀時(shí)間由自動(dòng)換刀裝置的性能、自動(dòng)換刀裝置與機(jī)床的配置、配合情況、機(jī)床各坐標(biāo)的移動(dòng)速度和加/減速等綜合情況決定。反映的是數(shù)控機(jī)床因每次換刀所占用的一個(gè)換刀工序輔助時(shí)間的平均值,可用于估算要加工某個(gè)零件需要的時(shí)間。故切削對(duì)切削換刀時(shí)間不僅是自動(dòng)換刀裝置的一個(gè)主要性能指標(biāo),同時(shí)也是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)。在國際標(biāo)準(zhǔn)中已把它列為評(píng)定加工中心換刀動(dòng)作時(shí)間的檢測(cè)參數(shù)(ISO10791-9:1998加工中心檢驗(yàn)條件第9部分:刀具交換和托板交換動(dòng)作時(shí)間的評(píng)定),對(duì)其等效轉(zhuǎn)化為我國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T8771.9的工作正在進(jìn)行中。另外,還有切屑對(duì)切屑換刀時(shí)間(chip-to-chip)的說法,這種換刀時(shí)間是指X、Y、Z坐標(biāo)從參考位置PR移向換刀位置PC,換完刀后再回到參考位置PR的過程中主軸啟動(dòng)并達(dá)到最高轉(zhuǎn)速所需要經(jīng)歷的時(shí)間。這樣切屑對(duì)切屑換刀時(shí)間與切削對(duì)切削換刀時(shí)間的區(qū)別就是考慮了主軸啟動(dòng)性能對(duì)換刀時(shí)間的影響。當(dāng)然,如果主軸的啟動(dòng)性能比較好,在各坐標(biāo)從換刀位置PC,換完刀后再回到參考位置PR的過程中,主軸就可以達(dá)到最高轉(zhuǎn)速,則切屑對(duì)切屑換刀時(shí)間就與切削對(duì)切削換刀時(shí)間相同?？梢?上述三種自動(dòng)換刀裝置換刀時(shí)間計(jì)量方法體現(xiàn)了不同的重點(diǎn),并且刀對(duì)刀換刀時(shí)間最短,切削對(duì)切削換刀時(shí)間最長。刀對(duì)刀換刀時(shí)間主要作為自動(dòng)換刀裝置的一個(gè)主要技術(shù)參數(shù),切削對(duì)切削換刀時(shí)間體現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床因每次換刀所占用的一個(gè)換刀工序輔助時(shí)間的平均值,位置對(duì)位置換刀時(shí)間則為準(zhǔn)確的計(jì)算每一個(gè)換刀工序因每次換刀所占用的輔助時(shí)間提供基本數(shù)據(jù)。因此,刀對(duì)刀換刀時(shí)間主要是設(shè)計(jì)自動(dòng)換刀裝置時(shí)要確定的主要技術(shù)參數(shù)或機(jī)床廠選用作為功能部件供應(yīng)的自動(dòng)換刀裝置需要知道的主要技術(shù)參數(shù)。切削對(duì)切削換刀時(shí)間是用戶在購置數(shù)控機(jī)床所關(guān)心的主要技術(shù)指標(biāo),位置對(duì)位置換刀時(shí)間是用戶在使用數(shù)控機(jī)床所要用到的主要技術(shù)參數(shù)。因此,作為廠家應(yīng)同時(shí)提供用戶切削對(duì)切削換刀時(shí)間和位置對(duì)位置換刀時(shí)間,至于刀對(duì)刀換刀時(shí)間可以提供也可以不提供。對(duì)于同一臺(tái)加工中心,這三種方法計(jì)量的換刀時(shí)間一般是不相等的。另外,廠家所提供的換刀時(shí)間是在一定換刀可靠度下給出的最短換刀時(shí)間,用戶在實(shí)際使用加工中心時(shí)一般允許把換刀時(shí)間調(diào)短或調(diào)長(隨著加工中心使用時(shí)間的延長,一般換刀時(shí)間要調(diào)長)。在調(diào)整后,用戶可按上述的換刀時(shí)間計(jì)量方法對(duì)目前應(yīng)用狀態(tài)下加工中心切削對(duì)切削換刀時(shí)間和位置對(duì)位置換刀時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。以便于對(duì)這臺(tái)機(jī)床要加工的某個(gè)零件的加工時(shí)間進(jìn)行估計(jì)或準(zhǔn)確計(jì)算。對(duì)加工中心來說,上述三種不同計(jì)量的換刀時(shí)間是越短越好,但刀對(duì)刀換刀時(shí)間是基礎(chǔ),設(shè)計(jì)制造自動(dòng)換刀裝置時(shí)通過合理的機(jī)構(gòu)選用、創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可靠的控制以及良好的制造、裝配質(zhì)量等來縮短刀對(duì)刀換刀時(shí)間。比較短的刀對(duì)刀換刀時(shí)間的自動(dòng)換刀裝置與數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)良好的配置及配合,就可以實(shí)現(xiàn)較短的位置對(duì)位置換刀時(shí)間,再配有較快的機(jī)床進(jìn)給速度,切削對(duì)切削換刀時(shí)間就可以短。很顯然,同樣的刀對(duì)刀換刀時(shí)間的自動(dòng)換刀裝置,與機(jī)床不同的配置,就會(huì)有不同的切削對(duì)切削換刀時(shí)間,但當(dāng)切削對(duì)切削換刀時(shí)間較短時(shí),往往機(jī)床的其它性能就要受到影響,如機(jī)床的加工范圍受到一定的限制。故在設(shè)計(jì)自動(dòng)換刀裝置時(shí)首先應(yīng)要努力降低刀對(duì)刀換刀時(shí)間。2方法二:按刀庫選好刀的條件進(jìn)行計(jì)量換刀時(shí)間前面講過,不同的選刀方式,換刀時(shí)間也可能不同,在同一選刀方式下,更換刀庫中不同位置的刀具的換刀時(shí)間也可能不同。具體來講存在著如表1所示的復(fù)雜情況,也就說測(cè)量換刀時(shí)間選刀方式有關(guān)。在某種選刀方式下,換刀時(shí)間可能存在最大和最小值,也可能僅有一個(gè)值。在表1中,任意選刀方式條件下的換刀時(shí)間TTT和PTP僅有一個(gè)值,是人為規(guī)定的,即在任意選刀方式條件下測(cè)定刀對(duì)刀和位置對(duì)位置換刀時(shí)間時(shí)規(guī)定在刀庫選好刀的條件下,按上述的方法計(jì)量其換刀時(shí)間。表1中不包括選刀時(shí)間的意思就是在刀庫選好刀的條件下計(jì)量換刀時(shí)間。在任意選刀方式條件下,計(jì)量切削對(duì)切削換刀時(shí)間時(shí),存在換刀時(shí)間的最大值CTCmax和最小值CTCmin,最小值CTCmin按刀庫選好刀的條件下進(jìn)行計(jì)量,即不包括選刀時(shí)間。而最大值CTCmax的測(cè)量是這樣規(guī)定的,即在數(shù)控系統(tǒng)的控制下,每次都選最遠(yuǎn)位置的刀具,連續(xù)按切削對(duì)切削換刀時(shí)間的計(jì)量方法進(jìn)行計(jì)量(X、Y、Z坐標(biāo)從參考位置PR移向換刀位置PC,換完刀后再回到參考位置PR)11次,第1次的時(shí)間不算,其余10次的時(shí)間除以10就是所要測(cè)量的最大換刀時(shí)間CTCmax。由于X、Y、Z坐標(biāo)從參考位置PR移向換刀位置PC,由換刀位置PC再回到參考位置PR等的時(shí)間里,刀庫已開始在選刀,故存在CTCmax部分包括選刀時(shí)間的問題。當(dāng)然這種計(jì)量方法也是人為規(guī)定的,因?yàn)樵趯?shí)際加工中,即使最遠(yuǎn)位置的刀具,在絕大部分的換刀中,刀庫在加工的時(shí)間里已為下一道工序選好了刀。生產(chǎn)加工中心的廠家最好能按表