機械式偏心尋邊器定位方法

王偉東

（深圳技師學院中德智造學院，廣東深圳 518116）

1 尋邊器簡介

數(shù)控銑床和加工中心在現(xiàn)代智能制造產(chǎn)業(yè)中的使用已經(jīng)越來越廣泛。在使用數(shù)控銑床和加工中心生產(chǎn)單件或小批量零件時，為了精確地確定工件在機床上坐標位置并且保證不損傷工件表面，通常會使用尋邊器完成[1]。使用尋邊器可以準確地確定被加工工件的X軸和Y軸的坐標位置[2]。

常見尋邊器的種類有機械式偏心尋邊器、光電式尋邊器、量表式3D尋邊器和數(shù)字式3D尋邊器等。其中機械式偏心尋邊器，也稱為分中棒，因為價格便宜，使用方便，在一般的數(shù)控銑床和加工中心制造中被廣為使用。

2 機械式偏心尋邊器的典型結(jié)構(gòu)與工作原理

典型的機械式偏心尋邊器結(jié)構(gòu)包含夾持部分、中空上偏心檢測部、中空的下偏心檢測部、連接上下檢測頭的彈簧、固定彈簧的結(jié)構(gòu)和各部位的蓋板等。

它的工作原理是將尋邊器夾持在機床主軸上進行低速旋轉(zhuǎn)，通過尋邊器自動偏心作用調(diào)整達到找尋工件的加工中心位置的目的。

3 機械式偏心尋邊器的使用方法

典型的機械式偏心尋邊器在使用中，首先將尋邊器裝夾在主軸上，用手指輕壓測定子部分，使其產(chǎn)生一定量的偏心（通常使其產(chǎn)生0.5～1mm的偏心即可），將尋邊器靠近工件被測量的端面（與端面之間有2～5mm 的間隙即可），接著使尋邊器跟隨主軸做低速旋轉(zhuǎn)運動（轉(zhuǎn)速一般在400～800 轉(zhuǎn)/min），此時可以明顯地觀察到測定子的偏心旋轉(zhuǎn)運動（見圖1），當逐步縮小尋邊器與端面之間的間隙時，可以觀察到測定子的偏心旋轉(zhuǎn)運動幅度逐漸變小，當尋邊器與端面完全接觸后，測定子的偏心旋轉(zhuǎn)完全消失（第一次“臨界”狀態(tài)）（見圖2），當進一步改變尋邊器與端面之間的相對位置時，測定子又會重新滑出、偏心（第二次“臨界”狀態(tài)）（見圖3），此時的主軸中心位置與被測量端面之間的位置相差了測定子的半徑，主軸中心位置可以從數(shù)顯尺或刻度盤上準確地確定，由此就可以精確地測定端面的加工位置。

圖1 測定子的偏心 旋轉(zhuǎn)運動

圖2 測定子的偏心旋轉(zhuǎn) 運動消失的臨界狀態(tài)

圖3 測定子再次剛剛滑出時的偏心旋轉(zhuǎn)運動

4 機械式偏心尋邊器在使用中存在的不足

但在實際操作中，限于人眼的觀察能力等，要準確地找到尋邊器與端面之間的兩次“臨界”狀態(tài)確不那么容易，這兩次的“臨界”狀態(tài)很容易受操作者的操作技能、心態(tài)和工作環(huán)境等因素影響，這樣會降低尋邊器的定位精度。因此，如何正確地、可重復地找到兩次“臨界”狀態(tài)就成了影響尋邊器定位精度的主要因素。

5 在數(shù)控銑床上使用機械式偏心尋邊器的操作方法

為了達到正確、可重復地找到兩次“臨界”狀態(tài)，可以充分利用數(shù)控銑床和加工中心的先進性能，例如數(shù)控銑床手動脈沖發(fā)生器（也簡稱為“手輪”見圖4）可以使機床產(chǎn)生精確的、定量的移動，這使使用機械式偏心尋邊器對工件進行精確、可重復的對刀成為可能。具體操作方法如下：

圖4 手動脈沖發(fā)生器

（1）檢查、確定尋邊器完好。

（2）將尋邊器直接安裝在主軸上，盡量不要使用鉆夾頭等過渡的方法裝夾尋邊器，以提高尋邊器的測量精度。

（3）輕壓尋邊器的測定子，使其產(chǎn)生一定量的偏心。

（4）將尋邊器靠近測量的端面，與端面之間有2～5mm的間隙。

（5）用較低的轉(zhuǎn)速啟動主軸。

（6）使用機床手輪的“X100”檔位接近端面，當觀察到測定子的偏心完全消失后，再多進一個格，此時，測定子會重新滑出。此時尋邊器的定位精度是0.1mm。

（7）使用手輪“X100”檔位，退一個格，此時可以觀察到測定子的偏心又消失了。如果此時測定子偏心依然沒有消失，可以再多退一個或幾個格，直到測定子的偏心現(xiàn)象再次消失，但要記住多退了幾個格。

（8）使用手輪的“X10”檔位再次慢慢接近端面，認真觀察測定子的偏心完全消失后，再多進一個格，此時，測定子會重新滑出。如果第7操作中多退了格，在第8步中首先要先使用“X100”檔先多進那幾個格后，再按照第8條的操作進行。此時尋邊器的定位精度達到了0.01mm。

這時，可以按照制造的精度決定此時的定位精度是否滿足要求。滿足要求，加工工件的定位操作完成。如果不滿足要求，可以繼續(xù)下列的操作。

（9）使用手輪的“X10”檔位，退一個格，此時可以觀察到測定子的偏心又消失了。如果此時測定子偏心依然沒有消失，可以再多退一個或幾個格，直到測定子的偏心現(xiàn)象再次消失，但要記住多退了幾個格。

（10）使用手輪的“X1”檔位再次慢慢接近端面，認真觀察測定子的偏心完全消失后，再多進一個格，此時，測定子會重新滑出。如果第9步操作中多退了格，在第10步操作時，要首先使用“X10”檔先多進那幾個格后，再按照第10步條的操作進行。此時尋邊器的定位精度理論上達到了0.001mm。

（11）至此，使用機械式偏心尋邊器在某一端面的對刀工作完成。接著按照工藝要求完成其它端面的對刀，則被加工工件的X和Y的坐標位置就被準確地確定下來了。

6 在實踐操作中的示例

按照上述的操作方法，根據(jù)加工工藝的要求，可以精確、可重復地完成工件加工的定位工作，為正確地完成加工打好基礎。下列幾張相片是使用本方法確定某工件端面的實錄，第一次操作結(jié)果如圖5所示，第一次復查結(jié)果如圖6 所示，第二次復查結(jié)果如圖7所示。

圖5 第一次操作結(jié)果

圖6 第一次復查結(jié)果

圖7 第二次復查結(jié)果

筆者不僅自己在實踐中使用上述方法操作機械式偏心尋邊器，還將上述方法推廣給眾多同事使用。在多年的實踐中，證明了上述操作方法充分利用了數(shù)控銑床和加工中心的先進性能，邏輯清晰，操作簡單，精度高，重復性好，具有推廣的價值。