數(shù)控機床刀具及工件測頭的應用

機床測頭可安裝在數(shù)控車床、加工中心、數(shù)控磨床等大多數(shù)數(shù)控機床上。在數(shù)控機床上使用工件及對刀測頭進行自動測量，可方便工件的安裝調(diào)整，簡化工裝夾具，降低費用，大大縮短機床輔助時間，提高生產(chǎn)效率，同時又可改善數(shù)控機床性能，延長機床的精度保持時間，使得數(shù)控機床既是加工設備，又具備某些測量功能。

　　雷尼紹的機床測頭按功能分類，可分為工件檢測測頭和刀具測頭;按信號傳輸方式分類，則可分為硬線連接式、感應式、光學式和無線電式四種方式。用戶可根據(jù)機床的具體型號選擇合適的配置。

　　在數(shù)控加工過程中，有1/3的時間被工件的裝夾找正及刀具尺寸的測量所占去。在傳統(tǒng)的工件裝夾過程中，操作者采用百分表及芯棒找出基準的位置，然后手工把有關(guān)數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控系統(tǒng)里，以設定工件的坐標系。采用工件測頭系統(tǒng)，可在機床上快速、準確測量工件的位置，直接把測量結(jié)果反饋到數(shù)控系統(tǒng)中修正機床的工件坐標系。若機床具有數(shù)控轉(zhuǎn)臺，還可由測頭自動找正工件基準面，自動完成諸如基面的調(diào)整，工件坐標系的設定等工作。在批量插補加工過程中，還可利用測頭自動測量工件的尺寸精度，根據(jù)測量結(jié)果自動修正刀具的偏置量，補償?shù)毒叩哪�損，以保證工件的尺寸精度及精度的一致性，這種機內(nèi)測量方法，還可避免把工件搬至測量機上測量所帶來的二次裝夾誤差。提高了機床的加工精度及精度保持性，并可延長刀具使用壽命。

　　數(shù)控車床的刀具測量最常用的辦法是試切法;加工中心、數(shù)控鏜銑床的刀具測量一般采用兩種方法：一是采用機外對刀儀測量，二是在機床上用塞尺等手工測量。以上各種方法都需人工介入，測量效率低，而且還可能帶來人為的誤差。采用刀具測頭，可在機床內(nèi)快速、準確地測量出刀具的尺寸，自動反饋回數(shù)控系統(tǒng)中變成刀偏量。由于整個過程都由測量軟件控制自動進行，因此避免了人為的誤差。此外，在批量自動加工過程中，也可根據(jù)刀具相鄰兩次測量的尺寸差異來判斷刀具的破損及折斷，由程序控制更換相同的刀具進行下一件的加工。

　　在工業(yè)發(fā)達的國家，機床測頭基本上和刀具一樣成為數(shù)控機床不可缺少的基本備件，在機械制造領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應用。

　　用測頭進行自動測量的程序操作很簡單，以下為一測量過程的簡單介紹：

　　%

　　T01 M06

　　G43H1Z100.0

　　1.G65 P9014 X-10.Y-10.Z-5.F1000

　　2.G65 P9012 X0 Y0 S1

　　3.G65 P9014 Z10.0

　　4.G65 P9014 X286.Y300.

　　5.G65 P9014 Z-5.

　　6.G65 P9019 D200.T10 M20 H0.05

　　7.G65 P9014 Z20.

　　8.G65 P9014 Y420.0

　　9.G65 P9018 Z5.S1

　　G91 G28 Z0.

　　M30

　　程序中用到了四個子程序，O9014為碰撞保護移動子程序;O9012為外拐角測量子程序，測量結(jié)束后自動把拐角位置設為工件坐標系G54的X，Y軸的零點;O9019為內(nèi)孔測量子程序，根據(jù)測量結(jié)果將自動修正第10號刀偏量，測得的尺寸誤差儲存在第20號刀偏中;O9018為Z向測量子程序，根據(jù)測量結(jié)果將自動設定工件坐標系G54的Z向零點;

　　使用機床測頭取得良好效益的用戶有很多，下面簡介幾個國外的應用實例。

　　德國Senking-Werke公司

　　該公司主要生產(chǎn)大型工業(yè)清洗設備，產(chǎn)品尺寸較大，以前是用特制的大卡尺手工進行工件尺寸的檢測，需要兩個操作者爬到機床工作臺上進行，既不準確，也很費時，現(xiàn)在該公司在機床上安裝了一套雷尼紹的MP14測頭系統(tǒng)，所有主要尺寸的檢測都可由測頭在機床上自動進行，每件測量的時間由25min減少到4min，工件的精度也得到了大幅度提高。

　　英國Abbey Tool & Gauge公司

　　該公司主要生產(chǎn)液壓馬達及伺服閥的部件。該公司的Graham Reid先生介紹說：“我公司最典型的零件是一個液壓馬達部件，該零件的加工過程是先在Daewoo或Puma公司的車削中心上進行加工，然后再到Maho的加工中心上進行23個孔的精密加工。以前每個零件的裝夾、加工約需幾個小時，自從在加工中心上安裝了雷尼紹的測頭后，該過程僅需10min。”

　　“以前每個工件加工完后都要在三測機上進行檢測，而現(xiàn)在我們只是每15件抽檢一件，3年中我們已經(jīng)生產(chǎn)了10萬多件這種產(chǎn)品，從沒發(fā)現(xiàn)廢品，三測機也基本閑置下來了。雷尼紹測頭給我們充分的信心來保證產(chǎn)品的尺寸精度。我們已決定要在另一臺CINCINNATI的機床上加裝測頭，同時要求新訂購的MIKRON機床上必須配備雷尼紹測頭。”

　　荷蘭的Van den Brink公司

　　該公司在幾年前由英國的Audit Machining System公司為其將一臺普通車床改造成CNC車床，他們要求機床的加工精度達到±6µm。以往他們采用的辦法是，先粗略設定刀具的偏置量，然后試切工件，測量出工件的尺寸后，再準確修正刀具的偏置量，采用這種方法必須花費大量的輔助時間，而且將帶入人為的誤差�，F(xiàn)在他們在機床上安裝了一個雷尼紹的可動刀具測量臂(HPA)，在進行刀具測量前手工把其安裝到基座上，其重復精度可達3µm。然后由程序控制對所有刀具進行測量。采用這種方法后，工件的生產(chǎn)周期由3天縮短為8小時，且其精度也得到相當提高。

　　英國Express Engineering公司

　　該公司為許多企業(yè)制造高集成度的零件。零件的質(zhì)量要求很高。這種小批量的生產(chǎn)特點決定了在生產(chǎn)中要花費很多的時間進行工件的裝夾找正。生產(chǎn)部主任介紹道：“通過加裝MP3測頭解決了許多問題，雖然我們以前并沒有使用測頭的經(jīng)驗，但現(xiàn)在必須承認，如果沒有測頭，我們會不遺余力地去爭取得到它。”

　　他們經(jīng)常要加工一個大的鑄件，尺寸的變化可達3mm，MP3測頭可快捷地測量出每個安裝在工作臺上的工件的位置，確定工件的坐標零點。以前工件的設定時間需要1～1.5小時，現(xiàn)在只需15～20min，而且不需要昂貴的夾具，代之以通用的簡單夾具就可以了。

　　隨著制造技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)的很多用戶都要求其進口的機床上配備雷尼紹的測頭，并越來越多地要求在其購買的國產(chǎn)數(shù)控床上配裝測頭。國內(nèi)主要的數(shù)控機床廠家如北京第一機床廠、大河機床廠、青海第一機床廠、北京機電院等都已在其生產(chǎn)的機床上配裝雷尼紹測頭賣給用戶。相信機床測頭一定會得到越來越廣泛的普及與應用。