數(shù)控機(jī)床刀具及工件測(cè)頭的應(yīng)用

機(jī)床測(cè)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(jī)床上。在數(shù)控機(jī)床上使用工件及對(duì)刀測(cè)頭進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，可方便工件的安裝調(diào)整，簡化工裝夾具，降低費(fèi)用，大大縮短機(jī)床輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)又可改善數(shù)控機(jī)床性能，延長機(jī)床的精度保持時(shí)間，使得數(shù)控機(jī)床既是加工設(shè)備，又具備某些測(cè)量功能。

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

　　在數(shù)控加工過程中，有1/3的時(shí)間被工件的裝夾找正及刀具尺寸的測(cè)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(zhǔn)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(shè)定工件的坐標(biāo)系。采用工件測(cè)頭系統(tǒng)，可在機(jī)床上快速、準(zhǔn)確測(cè)量工件的位置，直接把測(cè)量結(jié)果反饋到數(shù)控系統(tǒng)中修正機(jī)床的工件坐標(biāo)系。若機(jī)床具有數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，還可由測(cè)頭自動(dòng)找正工件基準(zhǔn)面，自動(dòng)完成諸如基面的調(diào)整，工件坐標(biāo)系的設(shè)定等工作。在批量插補(bǔ)加工過程中，還可利用測(cè)頭自動(dòng)測(cè)量工件的尺寸精度，根據(jù)測(cè)量結(jié)果自動(dòng)修正刀具的偏置量，補(bǔ)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(jī)內(nèi)測(cè)量方法，還可避免把工件搬至測(cè)量機(jī)上測(cè)量所帶來的二次裝夾誤差。提高了機(jī)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(cè)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(cè)量一般采用兩種方法：一是采用機(jī)外對(duì)刀儀測(cè)量，二是在機(jī)床上用塞尺等手工測(cè)量。以上各種方法都需人工介入，測(cè)量效率低，而且還可能帶來人為的誤差。采用刀具測(cè)頭，可在機(jī)床內(nèi)快速、準(zhǔn)確地測(cè)量出刀具的尺寸，自動(dòng)反饋回?cái)?shù)控系統(tǒng)中變成刀偏量。由于整個(gè)過程都由測(cè)量軟件控制自動(dòng)進(jìn)行，因此避免了人為的誤差。此外，在批量自動(dòng)加工過程中，也可根據(jù)刀具相鄰兩次測(cè)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(jìn)行下一件的加工。

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

　　用測(cè)頭進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量的程序操作很簡單，以下為一測(cè)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(gè)子程序，O9014為碰撞保護(hù)移動(dòng)子程序;O9012為外拐角測(cè)量子程序，測(cè)量結(jié)束后自動(dòng)把拐角位置設(shè)為工件坐標(biāo)系G54的X，Y軸的零點(diǎn);O9019為內(nèi)孔測(cè)量子程序，根據(jù)測(cè)量結(jié)果將自動(dòng)修正第10號(hào)刀偏量，測(cè)得的尺寸誤差儲(chǔ)存在第20號(hào)刀偏中;O9018為Z向測(cè)量子程序，根據(jù)測(cè)量結(jié)果將自動(dòng)設(shè)定工件坐標(biāo)系G54的Z向零點(diǎn);

　　使用機(jī)床測(cè)頭取得良好效益的用戶有很多，下面簡介幾個(gè)國外的應(yīng)用實(shí)例。

　　德國Senking-Werke公司

　　該公司主要生產(chǎn)大型工業(yè)清洗設(shè)備，產(chǎn)品尺寸較大，以前是用特制的大卡尺手工進(jìn)行工件尺寸的檢測(cè)，需要兩個(gè)操作者爬到機(jī)床工作臺(tái)上進(jìn)行，既不準(zhǔn)確，也很費(fèi)時(shí)，現(xiàn)在該公司在機(jī)床上安裝了一套雷尼紹的MP14測(cè)頭系統(tǒng)，所有主要尺寸的檢測(cè)都可由測(cè)頭在機(jī)床上自動(dòng)進(jìn)行，每件測(cè)量的時(shí)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(dá)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(gè)液壓馬達(dá)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(jìn)行加工，然后再到Maho的加工中心上進(jìn)行23個(gè)孔的精密加工。以前每個(gè)零件的裝夾、加工約需幾個(gè)小時(shí)，自從在加工中心上安裝了雷尼紹的測(cè)頭后，該過程僅需10min。”

　　“以前每個(gè)工件加工完后都要在三測(cè)機(jī)上進(jìn)行檢測(cè)，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(cè)機(jī)也基本閑置下來了。雷尼紹測(cè)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(tái)CINCINNATI的機(jī)床上加裝測(cè)頭，同時(shí)要求新訂購的MIKRON機(jī)床上必須配備雷尼紹測(cè)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(tái)普通車床改造成CNC車床，他們要求機(jī)床的加工精度達(dá)到±6µm。以往他們采用的辦法是，先粗略設(shè)定刀具的偏置量，然后試切工件，測(cè)量出工件的尺寸后，再準(zhǔn)確修正刀具的偏置量，采用這種方法必須花費(fèi)大量的輔助時(shí)間，而且將帶入人為的誤差。現(xiàn)在他們?cè)跈C(jī)床上安裝了一個(gè)雷尼紹的可動(dòng)刀具測(cè)量臂(HPA)，在進(jìn)行刀具測(cè)量前手工把其安裝到基座上，其重復(fù)精度可達(dá)3µm。然后由程序控制對(duì)所有刀具進(jìn)行測(cè)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(shí)，且其精度也得到相當(dāng)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(diǎn)決定了在生產(chǎn)中要花費(fèi)很多的時(shí)間進(jìn)行工件的裝夾找正。生產(chǎn)部主任介紹道：“通過加裝MP3測(cè)頭解決了許多問題，雖然我們以前并沒有使用測(cè)頭的經(jīng)驗(yàn)，但現(xiàn)在必須承認(rèn)，如果沒有測(cè)頭，我們會(huì)不遺余力地去爭取得到它。”

　　他們經(jīng)常要加工一個(gè)大的鑄件，尺寸的變化可達(dá)3mm，MP3測(cè)頭可快捷地測(cè)量出每個(gè)安裝在工作臺(tái)上的工件的位置，確定工件的坐標(biāo)零點(diǎn)。以前工件的設(shè)定時(shí)間需要1～1.5小時(shí)，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(jìn)口的機(jī)床上配備雷尼紹的測(cè)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(cè)頭。國內(nèi)主要的數(shù)控機(jī)床廠家如北京第一機(jī)床廠、大河機(jī)床廠、青海第一機(jī)床廠、北京機(jī)電院等都已在其生產(chǎn)的機(jī)床上配裝雷尼紹測(cè)頭賣給用戶。相信機(jī)床測(cè)頭一定會(huì)得到越來越廣泛的普及與應(yīng)用。