圖1這一版本的FTC系統采用一種方便的、配有高速攝影機和背光屏幕的機上掃描裝置,可測量根形刀具的整個外形輪廓
一套自動化根形刀具補償系統,為根形刀具在磨床上磨削加工的調試設置,提供了一種簡化的方式,同時確保磨削加工的外形輪廓精度小至2μm。
我們在汽輪機轉子中看到的葉片根形槽,具有外形輪廓復雜和尺寸精密的特點。用于切削加工這些復雜根形槽的“圣誕樹”形刀具必須通過精密的磨削加工,這樣它們輪廓的任何部分才不會超過它們的緊密公差區域。因此,對磨床進行調試設置,保證根形刀具的質量和重復精度,往往是一個具有挑戰性的和耗時的過程。
這些調試設置通常涉及到對一個試切削刀具的磨削加工,然后測量該刀具,以確定超出公差的輪廓部分,并用手工方式調整機床,甚至部分程序,補償磨削加工的差量。根據不同的應用目的,這一調試設置的過程,可能需要花費數小時。
由Walter公司(一家美國的磨削加工企業)開發的自動成型刀具補償(FTC)系統提供了一種更為精簡的方式來調試裝卡這些工件,同時使磨削加工的外形輪廓精度小至2μm。這一技術通過對調試裝卡過程采取縮短、簡化和實現自動化的方式,最大限度地減少了目前制造商生產這種復雜根形刀具的周轉時間,為那些希望進入這一市場的人們開創了新的機遇。
[$page]
圖2自動成型刀具補償技術應用于復雜根形刀具磨削速度的調試設置,可保證使磨削加工的外形輪廓精度小至2μm 自動化成型刀具補償(FTC)系統已在該公司的Helitronic磨床中使用,它支持三種刀具的磨削加工方法:方位緩釋磨削、凸輪緩釋磨削和外圓磨削。該系統的核心是鏈接磨床與刀具的測量裝置的測量和程序補償軟件。采用該公司獨立的Helicheck掃描機,或Walter公司最新推出的便攜式機上掃描儀,就可以對刀具進行測量。
刀具在經過初步磨削加工以后而達到上限公差尺寸時,測量裝置(Helicheck掃描機或機上掃描儀)就開始對刀具的整個輪廓進行掃描,不需要任何操作員的干預。一般掃描60mm的外形輪廓需要5min。然后,FTC系統的軟件將測量所得的外形輪廓與CAD模型進行比較,并自動地創建補償糾正數據,并將其發送給磨床的控制系統。當達到這一點時,磨床已準備就緒,并開始生產運行。
當Helicheck掃描機作為隨行測量設備使用時,FTC系統就能發送一個精度保持在2μm的磨削輪廓圖形。當使用機上掃描儀時,FTC系統的精度會稍差一點,在3μm左右。然而,機上掃描儀可用于多種Helitronic掃描機上,其費用低于獨立的設備。機上測量裝置由一臺高速CCD攝影機及與其配套的一個可調式LED背光屏幕組成。背光屏幕可讓攝影機可靠地識別刀具的刀刃,不管刀具采用什么樣的材料,也不管刀具的光潔度如何。由于該裝置帶有一個自定心接口,因此可以在不到1min的時間內安裝到磨床的加工頭上,無需校準。在其開始掃描前,它可使用空氣噴嘴,自動地清理刀具。在該裝置測量刀具以后,被拆卸下來,以便讓磨床進行磨削加工。
機上型FTC系統作為新型Helitronic掃描機上的一個選項提供。目前它還不能與老式的Helitronic掃描機匹配使用,因為需要設計一個不同的磨削加工頭,以便讓該加工頭能夠接受該掃描裝置。