机械式偏心寻边器定位方法

王伟东

（深圳技师学院中德智造学院，广东深圳 518116）

1 寻边器简介

数控铣床和加工中心在现代智能制造产业中的使用已经越来越广泛。在使用数控铣床和加工中心生产单件或小批量零件时，为了精确地确定工件在机床上坐标位置并且保证不损伤工件表面，通常会使用寻边器完成[1]。使用寻边器可以准确地确定被加工工件的X轴和Y轴的坐标位置[2]。

常见寻边器的种类有机械式偏心寻边器、光电式寻边器、量表式3D寻边器和数字式3D寻边器等。其中机械式偏心寻边器，也称为分中棒，因为价格便宜，使用方便，在一般的数控铣床和加工中心制造中被广为使用。

2 机械式偏心寻边器的典型结构与工作原理

典型的机械式偏心寻边器结构包含夹持部分、中空上偏心检测部、中空的下偏心检测部、连接上下检测头的弹簧、固定弹簧的结构和各部位的盖板等。

它的工作原理是将寻边器夹持在机床主轴上进行低速旋转，通过寻边器自动偏心作用调整达到找寻工件的加工中心位置的目的。

3 机械式偏心寻边器的使用方法

典型的机械式偏心寻边器在使用中，首先将寻边器装夹在主轴上，用手指轻压测定子部分，使其产生一定量的偏心（通常使其产生0.5～1mm的偏心即可），将寻边器靠近工件被测量的端面（与端面之间有2～5mm 的间隙即可），接着使寻边器跟随主轴做低速旋转运动（转速一般在400～800 转/min），此时可以明显地观察到测定子的偏心旋转运动（见图1），当逐步缩小寻边器与端面之间的间隙时，可以观察到测定子的偏心旋转运动幅度逐渐变小，当寻边器与端面完全接触后，测定子的偏心旋转完全消失（第一次“临界”状态）（见图2），当进一步改变寻边器与端面之间的相对位置时，测定子又会重新滑出、偏心（第二次“临界”状态）（见图3），此时的主轴中心位置与被测量端面之间的位置相差了测定子的半径，主轴中心位置可以从数显尺或刻度盘上准确地确定，由此就可以精确地测定端面的加工位置。

图1 测定子的偏心 旋转运动

图2 测定子的偏心旋转 运动消失的临界状态

图3 测定子再次刚刚滑出时的偏心旋转运动

4 机械式偏心寻边器在使用中存在的不足

但在实际操作中，限于人眼的观察能力等，要准确地找到寻边器与端面之间的两次“临界”状态确不那么容易，这两次的“临界”状态很容易受操作者的操作技能、心态和工作环境等因素影响，这样会降低寻边器的定位精度。因此，如何正确地、可重复地找到两次“临界”状态就成了影响寻边器定位精度的主要因素。

5 在数控铣床上使用机械式偏心寻边器的操作方法

为了达到正确、可重复地找到两次“临界”状态，可以充分利用数控铣床和加工中心的先进性能，例如数控铣床手动脉冲发生器（也简称为“手轮”见图4）可以使机床产生精确的、定量的移动，这使使用机械式偏心寻边器对工件进行精确、可重复的对刀成为可能。具体操作方法如下：

图4 手动脉冲发生器

（1）检查、确定寻边器完好。

（2）将寻边器直接安装在主轴上，尽量不要使用钻夹头等过渡的方法装夹寻边器，以提高寻边器的测量精度。

（3）轻压寻边器的测定子，使其产生一定量的偏心。

（4）将寻边器靠近测量的端面，与端面之间有2～5mm的间隙。

（5）用较低的转速启动主轴。

（6）使用机床手轮的“X100”档位接近端面，当观察到测定子的偏心完全消失后，再多进一个格，此时，测定子会重新滑出。此时寻边器的定位精度是0.1mm。

（7）使用手轮“X100”档位，退一个格，此时可以观察到测定子的偏心又消失了。如果此时测定子偏心依然没有消失，可以再多退一个或几个格，直到测定子的偏心现象再次消失，但要记住多退了几个格。

（8）使用手轮的“X10”档位再次慢慢接近端面，认真观察测定子的偏心完全消失后，再多进一个格，此时，测定子会重新滑出。如果第7操作中多退了格，在第8步中首先要先使用“X100”档先多进那几个格后，再按照第8条的操作进行。此时寻边器的定位精度达到了0.01mm。

这时，可以按照制造的精度决定此时的定位精度是否满足要求。满足要求，加工工件的定位操作完成。如果不满足要求，可以继续下列的操作。

（9）使用手轮的“X10”档位，退一个格，此时可以观察到测定子的偏心又消失了。如果此时测定子偏心依然没有消失，可以再多退一个或几个格，直到测定子的偏心现象再次消失，但要记住多退了几个格。

（10）使用手轮的“X1”档位再次慢慢接近端面，认真观察测定子的偏心完全消失后，再多进一个格，此时，测定子会重新滑出。如果第9步操作中多退了格，在第10步操作时，要首先使用“X10”档先多进那几个格后，再按照第10步条的操作进行。此时寻边器的定位精度理论上达到了0.001mm。

（11）至此，使用机械式偏心寻边器在某一端面的对刀工作完成。接着按照工艺要求完成其它端面的对刀，则被加工工件的X和Y的坐标位置就被准确地确定下来了。

6 在实践操作中的示例

按照上述的操作方法，根据加工工艺的要求，可以精确、可重复地完成工件加工的定位工作，为正确地完成加工打好基础。下列几张相片是使用本方法确定某工件端面的实录，第一次操作结果如图5所示，第一次复查结果如图6 所示，第二次复查结果如图7所示。

图5 第一次操作结果

图6 第一次复查结果

图7 第二次复查结果

笔者不仅自己在实践中使用上述方法操作机械式偏心寻边器，还将上述方法推广给众多同事使用。在多年的实践中，证明了上述操作方法充分利用了数控铣床和加工中心的先进性能，逻辑清晰，操作简单，精度高，重复性好，具有推广的价值。