طريقة محاذاة الأدوات الدقيقة لمخارط CNC!

هذه المقالة هي واحدة عملية جدا. أولاً، يقدم المبدأ وطريقة محاذاة الأداة المستخدمة بشكل شائع في مخارط CNC؛ بعد ذلك، تم تقديم أربع طرق تجريبية للقطع ومحاذاة الأدوات لنظام الخراطة Huazhong Century Star CNC؛ من أجل تحسين دقة محاذاة الأداة، تم تصميم طريقة القطع التجريبي التلقائي التي يتم التحكم فيها بواسطة برنامج استنادًا إلى فكرة "القطع التجريبي التلقائي ← القياس ← تعويض الخطأ"، وتم تلخيص وتقديم أربع طرق دقيقة لمحاذاة الأدوات
نهج محاذاة المبدأ والأداة للقطع التجريبي لمخرطة CNC
إن الفهم العميق لمبدأ محاذاة الأداة في مخارط CNC له أهمية توجيهية للمشغلين للحفاظ على عقلية واضحة لمحاذاة الأداة، وعمليات محاذاة الأداة الرئيسية بكفاءة، واقتراح طرق جديدة لمحاذاة الأداة. يتمثل جوهر محاذاة الأداة في تحديد موضع أصل البرنامج لنظام إحداثيات قطعة العمل الذي يتغير مع البرمجة في نظام إحداثيات فريد للآلة. تتمثل المهمة الرئيسية لمحاذاة الأداة في الحصول على إحداثيات أداة الآلة لنقطة البداية لبرنامج الأداة المرجعية وتحديد إزاحة الأداة للأداة غير المرجعية بالنسبة للأداة المرجعية.
تعقد هذه المقالة الاتفاقية التالية لشرح مبدأ وفكرة طريقة القطع التجريبية لمحاذاة الأدوات: استخدام نظام تحويل النوع التعليمي Huazhong Century Star HNC-21T (إصدار برنامج التطبيق رقم 5.30)؛ قم بتعيين نظام إحداثيات قطعة العمل باستخدام الأمر G92 مع وضع منتصف الوجه الأيمن لقطعة العمل كأصل البرنامج؛ برمجة القطر، إحداثيات قطعة العمل لنقطة بداية البرنامج H هي (100، 50)؛ توجد أربع سكاكين مثبتة على حامل الأداة: السكين الأول عبارة عن سكين تحويل خشن على شكل دائرة خارجية بزاوية 90 درجة، والسكين المرجعي الثاني عبارة عن سكين تحويل ناعم على شكل دائرة خارجية بزاوية 90 درجة، والسكين الثالث عبارة عن سكين قطع، والسكين الرابع عبارة عن سكين تقطيع خشن على شكل دائرة خارجية بزاوية 90 درجة. سكينة خيطية مثلثة بزاوية 60 درجة (جميع الأمثلة المذكورة في النص متماثلة).
كما هو موضح في الشكل 1، تمت محاذاة الأداة المرجعية وفقًا لفكرة "قطع الدائرة الخارجية والوجه النهائي لقطعة العمل يدويًا، وتسجيل إحداثيات الماكينة X وZ لنقطة القطع التجريبية A المعروضة على CRT، ثم الدفع للخارج إحداثيات الآلة لأصل البرنامج O، وأخيراً دفع إحداثيات الآلة لأصل البرنامج H." وفقًا للعلاقة بين إحداثيات أداة الآلة للنقطة A والنقطة O: XO=XA - Φ d. ZO=ZA، يمكن اشتقاق إحداثيات الآلة لأصل البرنامج O. بناءً على إحداثيات قطعة العمل لـ H بالنسبة إلى النقطة O كـ (100,50)، يتم اشتقاق إحداثيات أداة الآلة للنقطة H أخيرًا على النحو التالي: XH=100- Φ d. ZH=ZA+50. يعتمد نظام إحداثيات قطعة العمل الذي تم إنشاؤه بهذه الطريقة على موضع طرف الأداة المرجعية.

الشكل 1: رسم تخطيطي للقطع التجريبي اليدوي ومحاذاة الأداة
كما هو موضح في الشكل 2، نظرًا لاختلاف الامتدادات والمواضع لكل حامل أداة في الاتجاهين X وZ، عندما يتم تدوير الأداة غير المرجعية إلى موضع المعالجة، يتم إزاحة موضع طرف الأداة B بالنسبة إلى النقطة A، ويتم إزاحة موضع طرف الأداة B بالنسبة إلى النقطة A، لم يعد نظام إحداثيات قطعة العمل الذي تم إنشاؤه مسبقًا قابلاً للتطبيق. بالإضافة إلى ذلك، ستتعرض كل أداة أيضًا لدرجات متفاوتة من التآكل أثناء الاستخدام، لذلك يجب تعويض تعويض الأداة وقيمة التآكل لكل أداة. المبدأ الأساسي للحصول على إزاحة كل أداة هو أن كل أداة تتم محاذاتها مع نقطة مرجعية معينة على قطعة العمل (مثل النقطة A أو النقطة O في الشكل 1). نظرًا لإحداثيات الآلة المختلفة المعروضة على CRT، يتم حساب إحداثيات الآلة للأداة غير المرجعية عند تلك النقطة يدويًا أو طرحها من إحداثيات الآلة للأداة المرجعية في نفس النقطة من خلال حساب برنامج النظام للحصول على إزاحة الأداة لكل غير أداة مرجعية.

الشكل 2: تحيز الأداة وتعويض التآكل
نظرًا لعوامل مختلفة، فإن دقة محاذاة أداة القطع التجريبية اليدوية محدودة جدًا، ويشار إلى هذه المرحلة من محاذاة الأداة باسم المحاذاة التقريبية للأداة. للحصول على نتائج أكثر دقة، كما هو موضح في الشكل 3، تم تصميم برنامج قطع تجريبي تلقائي بسيط ضمن نطاق المعالجة المسموح بها للجزء قبل المعالجة. من خلال فكرة "القطع التجريبي التلقائي ← القياس ← تعويض الخطأ"، يتم ضبط موضع البداية لبرنامج أداة القياس وإزاحة الأداة للأداة غير المعيارية بشكل متكرر، بحيث يكون الخطأ بين قيمة تعليمات معالجة البرنامج والقياس الفعلي القيمة تلبي متطلبات الدقة. تسمى هذه المرحلة من محاذاة الأداة بالمحاذاة الدقيقة للأداة.
وبما أن التأكد من أن نقطة البداية لبرنامج الأداة المرجعية في موضع دقيق يعد شرطًا أساسيًا للحصول على إزاحة دقيقة للأداة غير المرجعية، فإنه يتم تصحيح الأول بشكل عام قبل تصحيح الأخير.
مع الأخذ في الاعتبار محاذاة الأداة في هاتين المرحلتين، تكون عملية التشغيل الأساسية لطريقة القطع التجريبي كما يلي: القطع التجريبي يدويًا باستخدام أداة مرجعية للحصول على إحداثيات أداة الآلة للنقطة المرجعية لمحاذاة الأداة ← الحساب يدويًا أو الحصول تلقائيًا على إزاحة الأداة لكل أداة غير مرجعية ← تكون الأداة المرجعية في موضع البداية التقريبي للبرنامج ← يتم ضبط الأداة المرجعية باستخدام برنامج القطع التجريبي، وبعد قياس الحجم، يتم تحريك حامل الأداة خطوة بخطوة أو طريقة MDI لتعويض الأخطاء، قم بتصحيح موضع نقطة البداية للبرنامج → اتصل بشكل متكرر ببرنامج القطع التجريبي للأداة غير المرجعية، وقم بتصحيح إزاحة الأداة على أساس إزاحة الأداة الأصلية → تظل الأداة المرجعية في نقطة البداية الدقيقة للبرنامج.

الشكل 3: رسم تخطيطي للقطع التجريبي متعدد الشفرات ومحاذاة الأداة
ملخص لطريقتين لمحاذاة السكين الخشنة
العمل التحضيري لمحاذاة الأداة هو نفسه لكل من الطرق التالية: اضغط على المفتاح F2 ضمن القائمة الفرعية لوظيفة MDI للنظام للدخول إلى جدول انحراف الأداة؛ استخدم الزر ▲ والمفاتيح لتحريك شريط الضوء الأزرق إلى موضع إزاحة الأداة المقابل لكل سكين، واضغط على المفتاح F5؛ قم بتعديل بيانات إزاحة X وZ لأرقام إزاحة الأداة # 0000، # 0001، # 0002، # 0003، و # 0004 إلى الصفر، ثم اضغط على المفتاح F5.
1. حدد الأداة المرجعية كأداة قياسية وقم تلقائيًا بتعيين طريقة إزاحة الأداة
كما هو موضح في الشكلين 1 و4، فإن خطوات محاذاة الأداة هي كما يلي:
1) استخدم الزر ▲ والمفاتيح لتحريك الشريط الأزرق الساطع ليتوافق مع موضع انحراف الأداة # 0002 للأداة المرجعية الثانية. اضغط على المفتاح F5 لتعيين الأداة الثانية كأداة قياسية، وسيتحول الصف إلى شريط أحمر ساطع.
2) استخدم سكينًا مرجعيًا لقطع الوجه الأيمن لقطعة العمل، وسجل إحداثيات الآلة Z لنقطة القطع A؛ حاول قطع الدائرة الخارجية لقطعة العمل، وسجل إحداثيات الماكينة X للنقطة A، وأوقف الماكينة بعد سحب الأداة، وقياس القطر الخارجي لقطعة عمود القطع Φ D.
3) يعود السكين المعياري إلى النقطة A من خلال "jog+step" وفقًا للقيمة المسجلة، ويدخل قطر القطع التجريبي وأعمدة طول القطع التجريبي في جدول انحراف الأداة بشكل منفصل Φ D وصفر.
4) قم بسحب الأداة، وحدد رقم أداة آخر غير الأداة المرجعية وقم بتغيير الأداة يدويًا. قم بمحاذاة أطراف الأدوات لكل أداة غير مرجعية مع النقطة A من خلال طريقة "الركض + الخطوة" أثناء تدوير المغزل، ثم أدخلها في عمود قطر القطع التجريبي وعمود طول القطع التجريبي لرقم انحراف الأداة المقابل Φ D وصفر ، سيتم عرض تحيزات الأداة لكل أداة غير مرجعية تلقائيًا في أعمدة الإزاحة X وZ.
5) بعد عودة السكين المعياري إلى النقطة A، يقوم MDI بتشغيل "G91 G00/or G01 X [100]"- Φ D] Z50، ثم ضعه في موضع بداية البرنامج.

الشكل 4: رسم تخطيطي للإعداد التلقائي لإزاحة الأداة للسكاكين المعيارية
2. اضبط إحداثيات الأداة المرجعية على الصفر عند النقطة المرجعية لمحاذاة الأداة، واعرض طريقة إزاحة الأداة تلقائيًا
كما هو موضح في الشكلين 1 و5، فإن خطوات محاذاة الأداة هي كما يلي:
1) نفس الخطوة (2) أعلاه.
2) يعود السكين المعياري إلى نقطة القطع التجريبية A من خلال طريقة "الركض + الخطوة" وفقًا للقيمة المسجلة.
3) اضغط F1 إلى "المحور X صفر" وF2 إلى "المحور Z صفر" على الواجهة في الشكل 4، وستكون "الإحداثيات الفعلية النسبية" المعروضة على CRT هي (0,{{7 }}).
4) قم بتغيير الأداة غير المرجعية يدويًا لمحاذاة طرفها بشكل مرئي مع النقطة A. عند هذه النقطة، تكون قيمة "نسبة إلى الإحداثيات الفعلية" المعروضة على CRT هي إزاحة الأداة بالنسبة إلى الأداة المرجعية. استخدم الزر ▲ والمفاتيح لتحريك الشريط الأزرق الساطع إلى رقم إزاحة الأداة للأداة غير المرجعية، وقم بتسجيله وإدخاله في الموضع المقابل.
5) نفس الخطوة (5) أعلاه.

الشكل 5: رسم تخطيطي للعرض التلقائي لإزاحة الأداة عند الإحداثي الصفري للنقطة المرجعية للأداة المرجعية
3 قطع تجريبي متعدد الشفرات لأجزاء العمود الدائري الخارجي، تم حسابه يدويًا للحصول على طريقة تعويض الأداة
كما هو موضح في الشكل 6، يقوم النظام يدويًا بمحاذاة الأدوات 1 و2 و4، ويقطع محور الخطوة، ويسجل إحداثيات الماكينة لنقاط نهاية القطع لكل أداة (كما هو موضح في النقاط F وE وD في الشكل 6)، ويقيس قطر وطول كل قطعة. استبدل شفرة القطع رقم 3، وقطع الأخدود الخلفي، وقم بمحاذاة الطرف الأيمن من شفرة القطع مع الأداة، وسجل إحداثيات النقطة B، وقم بقياس الموضع الموضح في الرسم التخطيطي Φ D3 وL3. بعد الحصول على البيانات المذكورة أعلاه، وفقًا لعلاقة الزيادة الإحداثية بين نقاط F وE وD وB المقابلة لكل أداة وأصل البرنامج O، يمكن تحديد أن إحداثيات الآلة لأصل برنامج الأداة المرجعية هي (X2)- Φ D2+100، Z2-L2+50)؛ علاوة على ذلك، يمكن استخلاص إحداثيات أداة الآلة المقابلة لأصل البرنامج لكل أداة غير مرجعية ويمكن الحصول على إزاحة الأداة من خلال الحساب اليدوي. تظهر طريقة الحساب في الجدول 1، ويمكن ملء القيم المسجلة والمحسوبة في الفراغات المقابلة. تجدر الإشارة إلى أن طول القطع التجريبي يشير إلى المسافة الموجهة في الاتجاه Z بين نقطة الصفر لإحداثيات قطعة العمل ونقطة نهاية القطع التجريبي، ويتم تحديده في الاتجاهين الموجب والسالب وفقًا لاتجاه القطع محور الإحداثيات.

الشكل 6: رسم تخطيطي للقطع التجريبي اليدوي متعدد الشفرات

الجدول 1: جدول الحساب لأداة التحيز للسكاكين غير المرجعية
تعتبر عملية القطع التجريبي لهذه الطريقة بسيطة، مما يلغي خطوة محاذاة نقاط القطع التجريبية بصريًا، ولكن يجب حساب إزاحة الأداة يدويًا. إذا تمت طباعة جدول الحساب الذي يحتوي على معادلة الحساب وتم ملء القيم في المساحات المقابلة للحساب، فيمكن حساب إزاحة الأداة بسرعة.

الشكل 7: رسم تخطيطي لمحاذاة الأداة التلقائية في نظام CNC لخراطة Century Star
نظام CNC للخراطة النجمية من القرن الرابع، طريقة محاذاة تلقائية متعددة الأدوات
طرق محاذاة السكين المذكورة أعلاه كلها طرق انحراف سكين نسبية. لقد خضعت HNC-21T لإعدادات المعلمات وتصحيح أخطاء النظام بواسطة موظفين محترفين، ويمكن للمستخدمين أيضًا اختيار "طريقة الانحراف المطلق للأداة" لمحاذاة الأداة. تختلف طريقة انحراف الأداة المطلقة قليلاً عن طريقة انحراف الأداة النسبية المذكورة أعلاه في برمجة التشغيل الآلي. ليس من الضروري إنشاء نظام إحداثيات قطعة العمل باستخدام G92 أو G54، ولا إلغاء تعويض الأداة. على سبيل المثال، يرجى الرجوع إلى البرنامج O1005. خطوات محاذاة الأداة هي كما يلي: بعد عودة النظام إلى الصفر، كما هو موضح في الشكل 6، يتم قطع كل أداة يدويًا إلى قسم أسطواني. بعد قياس أبعاد القطر والطول، يتم ملء قطر القطع التجريبي المطابق لرقم إزاحة الأداة في عمود طول القطع التجريبي كما هو موضح في الشكل 7. استنادًا إلى المبدأ الموضح في "القطع التجريبي للأدوات المتعددة لأجزاء العمود الدائري الخارجي يدويًا "حساب طريقة إزاحة الأداة"، يمكن لبرنامج النظام حساب إحداثيات الآلة لأصل البرنامج لكل أداة تلقائيًا، وبالتالي تحقيق هدف محاذاة السكين تلقائيًا. تعتبر طريقة محاذاة السكين هذه هي الأسرع ومناسبة بشكل خاص للإنتاج الصناعي.
ملخص 5 طرق دقيقة لمحاذاة السكين
الفكرة العامة لمرحلة المحاذاة الدقيقة للأداة هي "القطع التجريبي التلقائي ← القياس ← تعويض الخطأ". هناك نوعان من تعويض الأخطاء: لتشغيل MDI للأداة المرجعية أو لتعويض موضع بدء البرنامج لحامل أداة تحريك الخطوة؛ بالنسبة للأدوات غير المرجعية، قم بتعويض إزاحة الأداة أو قيمة التآكل. لتجنب الارتباك في التسجيل، قم بتصميم جدول كما هو موضح في الجدول 2 لتسجيل وحساب القيم الرقمية.

الجدول 2 سجل إعداد السكين لطريقة القطع التجريبية (الوحدة: مم)
1. بعد تصحيح موضع البداية لبرنامج تصحيح الأداة المرجعية، قم بضبط طريقة التحيز لكل أداة غير مرجعية على حدة
كما هو موضح في الشكل 3، خطوات محاذاة الأداة هي كما يلي:
1) تكون الأداة المرجعية في موضع بداية البرنامج بعد محاذاة الأداة التقريبية، ويتم إدخال إزاحة كل أداة غير مرجعية في الموضع المقابل في جدول انحراف الأداة.
2) معالجة المكالمات Φ D2 × L2 قطع تجريبي لبرنامج O1000.
3) قياس قطر وطول قطعة عمود القطع، ومقارنتها بقيمة أمر البرنامج، وحساب الخطأ.
4) الحركة خطوة بخطوة أو قيمة خطأ تشغيل MDI، اضبط موضع البداية للبرنامج.
5) وفقًا للأبعاد المقاسة، قم بتعديل قيم الأوامر الموضحة في برنامج O1000 ديناميكيًا واحفظ البرنامج. كرر الخطوتين (2) و(3) حتى يتم تصحيح نقطة البداية لبرنامج الأداة المرجعية ضمن نطاق الدقة المسموح به. تسجيل إحداثيات أداة الآلة لنقطة البداية المصححة للبرنامج وإعادة ضبط الإحداثيات على الصفر.
6) استدعاء برامج O1001 (السكين 1 و 4) وO1002 (السكين 3) على التوالي للقطع التجريبي، وقياس قطر كل قسم Φ Di والطول Li (i=1, 4, 3).
7) قم بإجراء تعويض الأخطاء وفقًا للطريقة الموضحة في الجدول 3.
8) كرر الخطوات من (6) إلى (7) حتى يصبح خطأ المعالجة ضمن نطاق الدقة، وتتوقف الأداة المرجعية عند موضع بداية البرنامج دون التحرك.

الجدول 3 مثال على تعويض الخطأ بين أبعاد القياس الفعلية وقيم تعليمات البرنامج للقطع التجريبي التلقائي لأجزاء المحور الأسطواني (الوحدة: مم)
2. طريقة ضبط وضع بداية البرنامج لكل سكين على حدة
مبدأ محاذاة السكين في هذه الطريقة هو أن كل سكين يصحح موضع بدء البرنامج الخاص به، مما يضمن بشكل غير مباشر المحاذاة مع نفس موضع بدء البرنامج.
كما هو موضح في الشكل 3، خطوات محاذاة الأداة هي كما يلي:
1) تكون الأداة المرجعية رقم 2 في موضع بداية البرنامج بعد محاذاة الأداة التقريبية، ويتم تسجيل جميع إزاحات الأداة غير المرجعية وتعديلها إلى الصفر.
2) الخطوات حتى (5) هي نفس خطوات محاذاة الأداة بنفس الرقم التسلسلي كأول طريقة محاذاة دقيقة للأداة.
(6) استبدل الأداة غير المرجعية بشكل منفصل، واستخدم إزاحة الأداة التقريبية المسجلة كإحداثيات نسبية لنقطة البداية لبرنامج الأداة غير المرجعية، واستدعاء برنامج O1000 للقطع التجريبي، وقياس قطر كل قطعة على حدة Φ قارن Di والطول Li (i=1, 4, 3) مع قيمة تعليمات البرنامج لتحديد الفرق.
(7) الحركة خطوة بخطوة أو تشغيل MDI لحامل الأداة لتعويض الأخطاء، اضبط موضع بدء البرنامج لكل أداة غير مرجعية على حدة.
(8) كرر الخطوتين (6) و(7) حتى تصبح مواضع نقاط البداية لكل برنامج أداة غير مرجعية ضمن نطاق الدقة المسموح به.
(9) خذ الإحداثيات النسبية المعروضة بواسطة CRT باعتبارها إزاحة الأداة الجديدة وأدخلها في أعمدة إزاحة X وZ لرقم إزاحة الأداة المقابلة في جدول إزاحة الأداة. هذه الطريقة بسيطة ومريحة، ويتم الحصول على إزاحة الأداة المصححة مباشرةً من الإحداثيات النسبية للآلة المعروضة على CRT، مما يؤدي إلى تجنب أخطاء الحساب اليدوي وتحقيق دقة عالية في محاذاة الأداة.
3. بعد ضبط موضع البداية لبرنامج الأداة المرجعية، قم في نفس الوقت بضبط جميع تحيزات الأداة غير المرجعية
هذه الطريقة هي في الأساس نفس الطريقة الأولى لإعداد الأداة الدقيقة، والفرق الوحيد هو أن البرنامج المسمى في الخطوة (7) يستدعي برنامج O1003 الذي تتم معالجته بواسطة ثلاث قواطع في نفس الوقت (O1004 يزيل قسم المعالجة للأداة 2 ويتم برنامج O1003)، والخطوات الأخرى هي نفسها.
ستة أربعة سكاكين طريقة التشذيب في وقت واحد
إذا تم استخدام طريقة إزاحة الأداة النسبية لمحاذاة الأداة التقريبية، فأدخل أولاً إزاحة الأداة لكل أداة غير مرجعية تم الحصول عليها إلى المواضع المقابلة في جدول إزاحة الأداة، وقم بتشغيل برنامج O1004 الذي تمت معالجته بواسطة أربع أدوات، وقياس أقطار كل قطعة بشكل منفصل Φ Di والطول Li (i=2، 1، 4، 3)، احسب خطأ المعالجة. بالنسبة للسكين المرجعي، استخدم عملية MDI أو الحركة خطوة بخطوة للتعويض عن قيمة الخطأ لحامل الأداة، وضبط موضع البداية للبرنامج؛ بالنسبة للأدوات غير المرجعية، من ناحية، يتم تصحيح إزاحة الأداة استنادًا إلى إزاحة الأداة الأصلية، ويتم إعادة إدخال إزاحة الأداة الجديدة في أعمدة إزاحة X وZ لجدول إزاحة الأداة؛ من ناحية أخرى، يجب أيضًا ملء خطأ المعالجة للأداة المرجعية في عمود التآكل في هذا الصف. إذا تم استخدام طريقة انحراف الأداة المطلقة لمحاذاة الأداة التقريبية، فاتصل ببرنامج O1005 للقطع التجريبي، وقم بالتعويض عن أخطاء المعالجة لكل أداة في عمود التآكل المطابق لرقم انحراف الأداة الخاصة بها.