业界内NC平面磨床自动化的详细讲解

各位用户及NC磨床制造商　
您是否还在为以下课题而烦恼？

• 手动将砂轮抵在工件上，通过目测火花或听声音来确认加工起始点，费时费力。
• 熟练工与新手之间存在砂轮研磨定位作业的品质差异，无法实现标准化。
• 虽然使用了AE传感器，但一旦加工条件改变，精度就不稳定。

在机床加工中，要求NC平面磨床具备确定工件尺寸的高精度加工。
为此，即使实现了数控化，但因自动化的难度大，现场人手短缺，很多用户仍面临着各种问题。

本文将对使用美德龙精密气压式传感器，实现NC平面磨床全自动化的业界先进技术进行讲解。

何谓NC平面磨床的“砂轮研磨定位作业”？

磨床用户应该对以下插图所示的“砂轮研磨定位作业”司空见惯吧？

通常使用NC磨床加工工件时，“确定砂轮加工起始点”与“定位工件原点”是不可或缺的步骤。

通常将确定砂轮加工起始点（=砂轮直径）的作业称为“砂轮研磨定位作业”。
“砂轮研磨定位作业”是指手动将旋转中的砂轮慢慢与工件表面接触，观察此时迸发的火花或倾听声音确定“加工起始点”的方法。

砂轮位置因热位移和磨损而改变，因此需要通过“砂轮研磨定位作业”确认加工起始点，并定期进行直径补偿。

下面将围绕该“砂轮研磨定位作业”存在的风险进行讲解。

NC平面磨床的“砂轮研磨定位作业”有哪些风险？

通常实施的“砂轮研磨定位作业”存在以下课题及风险。

• 砂轮研磨定位作业需要人工介入，不能实现全自动化。
• 该作业依赖技能，因此新手无法确保加工精度及稳定的工时。
• 砂轮直接接触工件，修整之后砂轮和工件会受损。
• 砂轮碰撞工件可能引起事故。

特别是，关于人课题的人才录用及技能掌握，皆非一朝一夕可解决的困难问题。
为了建立长期持续、安全的生产体制，是否需要通过技能的标准化以及自动化来解决呢？

何谓NC平面磨床的“砂轮研磨定位作业”自动化？

美德龙长期致力于需要人工参与的“砂轮研磨定位作业”的自动化研究，并以使用本公司精密气压式传感器的方法得以实现。
^※首先从“何谓精密气压式传感器？”这个问题开始，来讲解传感器的测量原理。

何谓实现NC平面磨床自动化的“精密气压式传感器”？

如果用一句话来概述精密气压式传感器，就是指“使用空气（空气喷嘴）以OK/NG方式检测喷嘴与检测对象距离的高精度定位传感器”。
预先在传感器上登录“距离阈值”作为判断OK/NG的标准，精准判定检测对象与空气喷嘴的距离相较阈值的远近。

何谓阈值？
通常是指为了引起某种效应，必须对系统施加的物理量的最小值。

引用：化学词典第 2 版

精密气压式传感器讲解　-使用案例-

以“确认有无工件”的案例来讲解精密气压式传感器的使用方法。

例）设定传感器的阈值＝10μm时
预先在传感器上登录“距离阈值10μm”，之后只需将工件靠近喷嘴即可。（参看插图）

工件与喷嘴之间的距离超过阈值(＝10µｍ）时输入NG信号。
若工件靠近喷嘴的距离低于10μm，则切换为OK信号。

讲解使用传感器实现NC平面磨床自动化的方法

接下来进入正题，我们来讲解使用精密气压式传感器实现NC平面磨床自动化的方法。

此处的检测对象并非工件，而是“旋转砂轮的加工起始点”。
首先，在NC磨床上设置空气喷嘴。加工起始点的检测方法，只需将旋转中的砂轮靠近空气喷嘴，直至传感器信号切换的位置。（参看插图）

NC平面磨床自动化 -检测步骤-

让我们一边实际观测空气喷嘴与砂轮的放大照片一边讲解检测步骤。

〈步骤1：使砂轮靠近空气喷嘴〉
喷嘴与砂轮之间的距离超过了阈值，传感器为NG信号状态。
将砂轮靠近喷嘴至信号切换为OK的阈值位置。

〈步骤２：将切换信号的位置定为加工起始点〉
砂轮位置达到阈值后，传感器切换为OK信号。
可通过读取传感器切换为OK信号的坐标，确定“砂轮加工起始点”。

可根据传感器信号输出时的砂轮基准位置坐标计算砂轮的外径。

如上所述，可通过步骤1、2实现之前由人工操作的“砂轮研磨定位作业”的完全自动化。
※还需通过接触式探头等检测“工件高度”。

【视频讲解】 NC平面磨床自动化

观看NC平面磨床的实际操作视频，讲解上一章节讲解的砂轮测量步骤。

【采用案例】NC平面磨床的自动化案例

大型磨床制造商冈本机床制作所为其CNC平面磨床选配了“测量砂轮外径的非接触式传感器”，实现了“旋转砂轮研磨定位作业自动化”。

【常见问题】关于NC平面磨床的自动化

下面对有关砂轮加工起始点测量的常见问题进行解答。

可以在对砂轮浇注冷却液的状态下测量吗？

测量时需停止冷却液。停止冷却液使砂轮旋转数秒除掉水分后再测量，可获得更加准确的测量结果。由于含有冷却液（水分）的砂轮会发生膨胀，有时无法进行正确测量。

可输出几种传感器信号？

信号は最最多可登录3种信号。根据目的设置阈值，可以实现生产效率更高的控制。
例如，除观测砂轮位置的“测量信号”外，还有用于控制砂轮接近速度的“减速信号”及防止碰撞的“超行程信号”。

如何判断砂轮的级别？

磨粒越细的精密砂轮，其重复精度越高，因此可进行精确测量。
若为金刚石砂轮及CBN等精密砂轮，可以最大1μｍ的重复再现性进行测量。
详情请咨询工作人员。

任何形状的砂轮都可以测量吗？

• 普通砂轮
• R形状砂轮
• 薄型切割砂轮（刀片）
• V槽加工用锥形砂轮

检测方法根据不同砂轮形状而异。欢迎洽询。

砂轮应以多大的转速测量？

作为参考，建议在与加工时相同转速的状态下实施测量。具体转速请洽询。

如何确定精密气压式传感器的安装部位？

由于喷嘴和传感器之间的空气配管长度越短，响应性越好，因此建议设置在喷嘴附近。
精密气压式传感器的防护等级达IP67，可长时间耐受切削油，因此可以安装在机内。

是否可以安装到通用机上使用，而非NC平面磨床？

若为通用机，由于难以实现喷嘴与砂轮的对中定位，因此不建议使用。

引进NC平面磨床自动化时应如何做？

现在已有冈本机床制作所安装在NC磨床上使用的实绩。欢迎随时洽询。
欢迎其他NC磨床制造商来洽询自动化的相关事宜。

与AE传感器有何不同？

AE（声发射）传感器是检测砂轮直接接触工件时的波形的接触式传感器。

• 由于切削工件的位置为加工起始点，因此加工后的尺寸可能有误差。
• 条件改变后，难以确保检测精度的稳定性。

精密气压式传感器使用空气进行非接触检测，因此无需切削工件和砂轮，能够稳定检测。

【视频讲解】NC平面磨床自动化

ここまでで解説したNC平面研削盤の自動化を3Dを用いた動画でわかりやすく解説しています。

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欢迎洽询。