位置對位置換刀時間的計量方法

位置對位置換刀時間的計量方法

各種結(jié)構(gòu)的刀庫和更換刀的機器為自動更換刀提供了方便的工具。更多的制造商根據(jù)他們的長期維護時間進行了短暫的更換。自動更換時間作為數(shù)據(jù)機械的主要指標，是競爭中的一個重要支撐。但自動換刀裝置換刀時間計量方法在國內(nèi)仍沒有標準,各制造廠家根據(jù)自己的情況用刀對刀或切削對切削來標出自己生產(chǎn)的加工中心的換刀裝置時間,有些直接標出換刀時間,但未說明是刀對刀還是切削對切削,另外,各廠家對刀對刀或切削對切削的換刀時間也存在不同的理解,況且不同的選刀方式,換刀時間也可能不同,在同一選刀方式下,換刀庫中不同位置的刀具的換刀時間也可能不同。為此,這里就刀對刀(tool-to-tool簡稱TTT)換刀時間,切削對切削(cut-to-cut簡稱CTC)換刀時間提出統(tǒng)一的計量方法,并提出一種新的位置對位置(position-to-position簡稱PTP)換刀時間計量方法。1自動換刀時間1)刀對刀換刀時間指自動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)歷的時間。至于這中間自動換刀裝置需要經(jīng)過什么樣的換刀過程,因每種自動換刀裝置的不同而不同。另外,換刀過程(刀對刀換刀時間)的前后自動換刀裝置及機床還要有很多過程,也就是說一般加工中心每次換刀時所經(jīng)歷的輔助時間比刀對刀換刀時間要長。刀對刀換刀時間的長短主要取決于自動換刀裝置的性能的好壞,與所安裝的機床的各坐標的快速移動速度和加/減速無關(guān),甚至與機床的配置、配合情況等無密切關(guān)系。因此,刀對刀換刀時間主要反映的是自動換刀裝置作為功能部件本身性能的情況,故是自動換刀裝置這個功能部件的主要性能指標。2)位置對位置換刀時間指機床的各坐標進入換刀位置PC那一刻到換完刀后離開換刀位置PC那一刻所要經(jīng)歷的時間。位置對位置換刀時間由自動換刀裝置的性能、自動換刀裝置與機床的配置、配合情況等綜合情況決定,而與機床各坐標的快速移動速度和加/減速等無關(guān)。顯然,位置對位置換刀時間小于切削對切削換刀時間,雖然位置對位置換刀時間未完全反映因每次換刀所占用的一個工序輔助時間,但完全可以由此準確的計算每一個換刀工序因每次換刀所占用的輔助時間,從而也就可以在編制加工程序時比較準確的計算出加工某個零件需要的時間,這就為充分的利用數(shù)控機床提供了需要的數(shù)據(jù)。同時也可以說,位置對位置換刀時間不僅是自動換刀裝置的一個主要性能參數(shù),同時也是數(shù)控機床的一個主要技術(shù)參數(shù)。3)切削對切削換刀時間對于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坐標從參考位置PR即各自行程范圍的中點移向換刀位置PC,換完刀后再回到參考位置PR所需要經(jīng)歷的時間。對于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坐標為X行程的中點,YR坐標從其最低位置向上1/4行程處,ZR坐標為主軸端位于近主軸處的工作臺邊沿位置,另外,如果加工中心的工作臺為長方形,則X坐標應(yīng)與長方形的長邊平行。切削對切削換刀時間由自動換刀裝置的性能、自動換刀裝置與機床的配置、配合情況、機床各坐標的移動速度和加/減速等綜合情況決定。反映的是數(shù)控機床因每次換刀所占用的一個換刀工序輔助時間的平均值,可用于估算要加工某個零件需要的時間。故切削對切削換刀時間不僅是自動換刀裝置的一個主要性能指標,同時也是數(shù)控機床的一個主要技術(shù)指標。在國際標準中已把它列為評定加工中心換刀動作時間的檢測參數(shù)(ISO10791-9:1998加工中心檢驗條件第9部分:刀具交換和托板交換動作時間的評定),對其等效轉(zhuǎn)化為我國機械行業(yè)標準JB/T8771.9的工作正在進行中。另外,還有切屑對切屑換刀時間(chip-to-chip)的說法,這種換刀時間是指X、Y、Z坐標從參考位置PR移向換刀位置PC,換完刀后再回到參考位置PR的過程中主軸啟動并達到最高轉(zhuǎn)速所需要經(jīng)歷的時間。這樣切屑對切屑換刀時間與切削對切削換刀時間的區(qū)別就是考慮了主軸啟動性能對換刀時間的影響。當然,如果主軸的啟動性能比較好,在各坐標從換刀位置PC,換完刀后再回到參考位置PR的過程中,主軸就可以達到最高轉(zhuǎn)速,則切屑對切屑換刀時間就與切削對切削換刀時間相同。可見,上述三種自動換刀裝置換刀時間計量方法體現(xiàn)了不同的重點,并且刀對刀換刀時間最短,切削對切削換刀時間最長。刀對刀換刀時間主要作為自動換刀裝置的一個主要技術(shù)參數(shù),切削對切削換刀時間體現(xiàn)了數(shù)控機床因每次換刀所占用的一個換刀工序輔助時間的平均值,位置對位置換刀時間則為準確的計算每一個換刀工序因每次換刀所占用的輔助時間提供基本數(shù)據(jù)。因此,刀對刀換刀時間主要是設(shè)計自動換刀裝置時要確定的主要技術(shù)參數(shù)或機床廠選用作為功能部件供應(yīng)的自動換刀裝置需要知道的主要技術(shù)參數(shù)。切削對切削換刀時間是用戶在購置數(shù)控機床所關(guān)心的主要技術(shù)指標,位置對位置換刀時間是用戶在使用數(shù)控機床所要用到的主要技術(shù)參數(shù)。因此,作為廠家應(yīng)同時提供用戶切削對切削換刀時間和位置對位置換刀時間,至于刀對刀換刀時間可以提供也可以不提供。對于同一臺加工中心,這三種方法計量的換刀時間一般是不相等的。另外,廠家所提供的換刀時間是在一定換刀可靠度下給出的最短換刀時間,用戶在實際使用加工中心時一般允許把換刀時間調(diào)短或調(diào)長(隨著加工中心使用時間的延長,一般換刀時間要調(diào)長)。在調(diào)整后,用戶可按上述的換刀時間計量方法對目前應(yīng)用狀態(tài)下加工中心切削對切削換刀時間和位置對位置換刀時間進行測量。以便于對這臺機床要加工的某個零件的加工時間進行估計或準確計算。對加工中心來說,上述三種不同計量的換刀時間是越短越好,但刀對刀換刀時間是基礎(chǔ),設(shè)計制造自動換刀裝置時通過合理的機構(gòu)選用、創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計、可靠的控制以及良好的制造、裝配質(zhì)量等來縮短刀對刀換刀時間。比較短的刀對刀換刀時間的自動換刀裝置與數(shù)控機床實現(xiàn)良好的配置及配合,就可以實現(xiàn)較短的位置對位置換刀時間,再配有較快的機床進給速度,切削對切削換刀時間就可以短。很顯然,同樣的刀對刀換刀時間的自動換刀裝置,與機床不同的配置,就會有不同的切削對切削換刀時間,但當切削對切削換刀時間較短時,往往機床的其它性能就要受到影響,如機床的加工范圍受到一定的限制。故在設(shè)計自動換刀裝置時首先應(yīng)要努力降低刀對刀換刀時間。2方法二:按刀庫選好刀的條件進行計量換刀時間前面講過,不同的選刀方式,換刀時間也可能不同,在同一選刀方式下,更換刀庫中不同位置的刀具的換刀時間也可能不同。具體來講存在著如表1所示的復雜情況,也就說測量換刀時間選刀方式有關(guān)。在某種選刀方式下,換刀時間可能存在最大和最小值,也可能僅有一個值。在表1中,任意選刀方式條件下的換刀時間TTT和PTP僅有一個值,是人為規(guī)定的,即在任意選刀方式條件下測定刀對刀和位置對位置換刀時間時規(guī)定在刀庫選好刀的條件下,按上述的方法計量其換刀時間。表1中不包括選刀時間的意思就是在刀庫選好刀的條件下計量換刀時間。在任意選刀方式條件下,計量切削對切削換刀時間時,存在換刀時間的最大值CTCmax和最小值CTCmin,最小值CTCmin按刀庫選好刀的條件下進行計量,即不包括選刀時間。而最大值CTCmax的測量是這樣規(guī)定的,即在數(shù)控系統(tǒng)的控制下,每次都選最遠位置的刀具,連續(xù)按切削對切削換刀時間的計量方法進行計量(X、Y、Z坐標從參考位置PR移向換刀位置PC,換完刀后再回到參考位置PR)11次,第1次的時間不算,其余10次的時間除以10就是所要測量的最大換刀時間CTCmax。由于X、Y、Z坐標從參考位置PR移向換刀位置PC,由換刀位置PC再回到參考位置PR等的時間里,刀庫已開始在選刀,故存在CTCmax部分包括選刀時間的問題。當然這種計量方法也是人為規(guī)定的,因為在實際加工中,即使最遠位置的刀具,在絕大部分的換刀中,刀庫在加工的時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