概述

在工件的加工過程中,，工件裝卸、刀具調(diào)整等輔助時間,，占加工周期中相當(dāng)大的比例,，對刀儀其中刀具的調(diào)整既費(fèi)時費(fèi)力，又不易準(zhǔn)確,，最后還需要試切,。統(tǒng)計資料表明，一個工件的加工,，純機(jī)動時間大約只占總時間的55%,，裝夾和對刀等輔助時間占45%。因此,，對刀儀便顯示出極大的優(yōu)越性,。

對刀儀主要由刀尖接觸傳感器、擺臂及驅(qū)動裝置等組成,，具有對刀和刀具補(bǔ)償?shù)墓δ?,。對刀儀的對刀臂規(guī)格適用于選擇6～24in的卡盤,，配有的刀方為16、20,、25,、32、40,、50mm刀具的探針,。 對刀儀配有精密的測頭，小型而堅固的測頭適裝多種探針,，并可在X-Z面上工作360度全測量－－Y軸同樣適應(yīng),。

工作原理

對刀儀的核心部件是由一個高精度的開關(guān)（測頭），一個高硬度,、高耐磨的硬質(zhì)合金四面體（對刀探針）和一個信號傳輸接口器組成（其他件略）,。四面體探針是用于與刀具進(jìn)行接觸，并通過安裝在其下的撓性支撐桿,，把力傳至高精度開關(guān),；開關(guān)所發(fā)出的通、斷信號,，通過信號傳輸接口器,，傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行刀具方向識別、運(yùn)算,、補(bǔ)償,、存取等。

數(shù)控機(jī)床的工作原理決定,，當(dāng)機(jī)床返回各自運(yùn)動軸的機(jī)械參考點(diǎn)后,，建立起來的是機(jī)床坐標(biāo)系。該參考點(diǎn)一旦建立,，相對機(jī)床零點(diǎn)而言,，在機(jī)床坐標(biāo)系各軸上的各個運(yùn)動方向就有了數(shù)值上的實際意義。

對于安裝了對刀儀的機(jī)床,，對刀儀傳感器距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的各方向?qū)嶋H坐標(biāo)值是一個固定值,，需要通過參數(shù)設(shè)定的方法來精確確定，才能滿足使用,，否則數(shù)控系統(tǒng)將無法在機(jī)床坐標(biāo)系和對刀儀固定坐標(biāo)之間進(jìn)行相互位置的數(shù)據(jù)換算,。 當(dāng)機(jī)床建立了“機(jī)床坐標(biāo)系”和“對刀儀固定坐標(biāo)”后（不同規(guī)格的對刀儀應(yīng)設(shè)置不同的固定坐標(biāo)值），對刀儀的工作原理如下：

1,、機(jī)床各直線運(yùn)動軸返回各自的機(jī)械參考點(diǎn)之后,，機(jī)床坐標(biāo)系和對刀儀固定坐標(biāo)之間的相對位置關(guān)系就建立起了具體的數(shù)值。

2,、不論是使用自動編程控制,，還是手動控制方式操作對刀儀,，當(dāng)移動刀具沿所選定的某個軸，使刀尖（或動力回轉(zhuǎn)刀具的外徑）靠向且觸動對刀儀上四面探針的對應(yīng)平面,，并通過撓性支撐桿擺動觸發(fā)了高精度開關(guān)傳感器后,，開關(guān)會立即通知系統(tǒng)鎖定該進(jìn)給軸的運(yùn)動。因為數(shù)控系統(tǒng)是把這一信號作為高級信號來處理,，所以動作的控制會極為迅速,、準(zhǔn)確。

3,、由于數(shù)控機(jī)床直線進(jìn)給軸上均裝有進(jìn)行位置環(huán)反饋的脈沖編碼器,，數(shù)控系統(tǒng)中也有記憶該進(jìn)給軸實際位置的計數(shù)器。此時,，系統(tǒng)只要讀出該軸停止的準(zhǔn)確位置,，通過機(jī)床、對刀儀兩者之間相對關(guān)系的自動換算,，即可確定該軸刀具的刀尖（或直徑）的初始刀具偏置值了,。換一個角度說，如把它放到機(jī)床坐標(biāo)系中來衡量,，即相當(dāng)于確定了機(jī)床參考點(diǎn)距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的距離,，與該刀具測量點(diǎn)距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的距離及兩者之間的實際偏差值。

4,、不論是工件切削后產(chǎn)生的刀具磨損,、還是絲杠熱伸長后出現(xiàn)的刀尖變動量，只要再進(jìn)行一次對刀操作,，數(shù)控系統(tǒng)就會自動把測得的新的刀具偏置值與其初始刀具偏置值進(jìn)行比較計算,，并將需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼`差值自動補(bǔ)入刀補(bǔ)存儲區(qū)中。當(dāng)然,，如果換了新的刀具,，再對其重新進(jìn)行對刀，所獲得的偏置值就應(yīng)該是該刀具新的初始刀具偏置值了,。

對刀儀的作用

1、在±X,、±Z及Y軸五個方向上測量和補(bǔ)償?shù)镀?/span>在五個方向上進(jìn)行刀偏值的測量和補(bǔ)償,，可以有效地消除人工對刀產(chǎn)生的誤差和效率低下的問題。不管是采用何種切削刀具（外圓,、端面,、螺紋、切槽,、鑊孔還是車削中心上的銑,、鉆削動力刀具）,，進(jìn)行工件輪廓車削或銑削時，所有參與切削的刀尖點(diǎn)或刀具軸心線,，都必須通過調(diào)整或補(bǔ)償,，使其精確地位于工件坐標(biāo)系的同一理論點(diǎn)或軸心線上。對動力型回轉(zhuǎn)刀具,，除要測量并補(bǔ)償?shù)毒唛L度方向上的偏置值外,，同時還要測量和補(bǔ)償?shù)毒咧睆椒较蛏系钠弥担ǖ毒咭暂S心線分界的兩個半徑的偏置值）。否則機(jī)床無法加工出尺寸正確的工件,。 在沒有安裝對刀儀的機(jī)床上,，每把刀具的偏置值，是對每把刀具進(jìn)行仔細(xì)的試切后,，對工件尺寸進(jìn)行測量,、計算、補(bǔ)償（手工對刀）才可得出,，費(fèi)時費(fèi)力,，稍不小心還會報廢工件。當(dāng)更換刀具后,，這項工作還要重新進(jìn)行,。因而，對刀是占用機(jī)床輔助時間最長的工作內(nèi)容之一,。使用了對刀儀的機(jī)床,，因?qū)Φ逗竽軌蜃詣釉O(shè)置好刀具對工件坐標(biāo)系的偏置值，從而自動建立起工件坐標(biāo)系,。在這種情況下,，加工程序中就無需再用“G50指令”來建立工件坐標(biāo)系了。

2,、加工過程中刀具磨損或破損的自動監(jiān)測,、報警和補(bǔ)償

在沒有安裝對刀儀的機(jī)床上完成磨損值的補(bǔ)償是很麻煩的，需要多次停下機(jī)床對工件的尺寸進(jìn)行手工測量,，還要將得到的磨損值手動修改刀補(bǔ)參數(shù),。安裝對刀儀后，這個問題就簡單多了,，特別是安裝HPPA型或HPMA型后更為方便,。前者，只要根據(jù)刀具的磨損規(guī)律,，干完一定數(shù)量的工件后停下機(jī)床,，用對刀儀再進(jìn)行一遍對刀的過程即可；后者,，只要在程序中設(shè)定完成多少個加工循環(huán)后執(zhí)行一次自動對刀,，即可完成刀補(bǔ)工作,。對于刀具破損報警或刀具磨損到一定程度后更換，是根據(jù)刀具允許的磨損量,，設(shè)定一個“門檻值”,，一旦對刀儀監(jiān)測到的誤差超過門檻值，即認(rèn)為刀具已破損或超過了允許的磨損值,，則機(jī)床自動報警停機(jī),，然后強(qiáng)制進(jìn)行刀具的更換。

3,、機(jī)床熱變形引起的刀偏值變動量的補(bǔ)償

機(jī)床在工作循環(huán)過程中,，產(chǎn)生的各種熱量，導(dǎo)致機(jī)床的變形特別是絲杠的熱伸長,，使刀尖位置發(fā)生的變化,，其結(jié)果是加工工件的尺寸精度會受到影響。在機(jī)床上安裝對刀儀,，上述問題可迎刃而解,。無非是把這種由熱變形產(chǎn)生的刀尖位置變化，視為刀具的磨損值,，通過對刀儀來測量這種刀具偏置值,，即可解決。  

1,、快速測量,、修正刀具長度和直徑偏置值；2,、雙色LED指示燈持續(xù)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài),；3、避免手工對刀的人為介入誤差,；4,、保證首件的準(zhǔn)確尺寸精度；5,、進(jìn)行刀具折斷檢測,、防止產(chǎn)生廢品；6,、縮短機(jī)床輔助時間,、提高生產(chǎn)效率；當(dāng)在使用對刀儀時,，使刀尖與傳感器相接觸，則刀具補(bǔ)償值自動置入刀,。

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對刀精度

根據(jù)有關(guān)資料及實踐證明,，對刀儀測頭重復(fù)精度1μm,；15英寸以下卡盤，手臂旋轉(zhuǎn)重復(fù)精度5μm,。 18英寸及其以上卡盤的大規(guī)格,，對刀臂的重復(fù)精度能達(dá)到8μm。這一精度可以滿足大部分用戶的需要而不需試切,。對刀儀的使用,，減少了機(jī)床的輔助時間，降低了返工和廢品率,，若配合雷尼紹LP2工件測頭一起使用,，可顯著提高機(jī)床效率和加工精度。

對刀儀的種類

1,、插拔式手臂

HPRA的特點(diǎn)是對刀臂和基座可分離,。使用時通過插拔機(jī)構(gòu)把對刀臂安裝至對刀儀基座上，同時電器信號亦連通并進(jìn)入可工作狀態(tài),；用完后可將對刀臂從基座中拔出,，放到合適的地方以保護(hù)精密的對刀臂和測頭不受灰塵、碰撞的損壞,，適合小型數(shù)控車床用,。

2、下拉式手臂

HPPA的特點(diǎn)是對刀臂和基座旋轉(zhuǎn)聯(lián)接,，是一體化的,。使用時將對刀臂從保護(hù)套中擺動拉出，不用時把對刀臂再收回保護(hù)套中,，不必?fù)?dān)心其在加工中受到損壞,。不必頻繁地插拔刀臂，避免了頻繁插拔引起的磕碰,。

3,、全自動對刀臂

HPMA的特點(diǎn)是，對刀臂和基座通過力矩電機(jī)實現(xiàn)刀臂的擺出和擺回與HPPA的區(qū)別是加了力矩電機(jī),，提高了自動化程度,。更重要的是可把刀臂的擺出、擺回通過M代碼編到加工程序中,，在加工循環(huán)過程中,，即可方便地實現(xiàn)刀具磨損值的自動測量、補(bǔ)償和刀具破損的監(jiān)測,，再配合自動上下料機(jī)構(gòu),，可實現(xiàn)無人化加工。

使用方法

1 、標(biāo)準(zhǔn)零點(diǎn)

將數(shù)顯表后面板上的“電源”開關(guān)撥到指定位置,，數(shù)顯表亮,，儀表進(jìn)行自檢，自檢完成后,，數(shù)顯表顯示“x.xxx”即進(jìn)入工作狀態(tài),。

轉(zhuǎn)動主軸，使零點(diǎn)棒側(cè)面鋼球的輪廓線達(dá)到最清晰位置,。移動X坐標(biāo),，使鋼球的輪廓線與光屏的垂直線相切，按數(shù)顯表上的“X”鍵,，再按數(shù)字鍵,，置入零點(diǎn)棒所刻R值（此時X坐標(biāo)的指示燈D應(yīng)不亮，則測出的是半徑值,，若此時指示燈亮,，應(yīng)按一下”R/D”鍵；數(shù)顯表的功能及使用方法詳見其使用說明書）,，按“ENTER”鍵,，使輸入值進(jìn)入內(nèi)存。

移動Z坐標(biāo),，使零點(diǎn)棒頂端鋼球的最高點(diǎn)與投影屏的水平線相切,，按“Z”鍵，再按數(shù)字鍵置入零點(diǎn)棒所刻的L值,，按“ENTER”鍵,，使輸入值進(jìn)入內(nèi)存。

零點(diǎn)校對完成后,，取出零點(diǎn)棒,，放入箱中。

2 ,、被測刀具X,、Z坐標(biāo)尺寸的測量

將被測刀具的錐柄擦凈后，插入主軸錐孔,，開關(guān)一次“鎖緊”開關(guān)將刀具鎖緊,，移動立柱及垂直滑板，使被測刀具的最高點(diǎn)分別對準(zhǔn)光屏的水平及垂直刻線,，此時數(shù)顯表顯示的X,、Z值即刃口半徑值和軸向長度值。

3 ,、刀尖投影角度測量

需要測量刀尖的投影角度時,，轉(zhuǎn)動滾花輪，使分劃扳上的某條十字線與刀尖投影輪廓的一邊重合，通過影屏及分劃板游標(biāo)的角度線讀出一角度值,；再轉(zhuǎn)動滾花輪,，使同一條線與刀尖投影輪廓的另一邊重合，再讀出另一角度值,，兩次讀數(shù)之差即為刀尖的角度值。

4,、 使用說明

（1）儀器零點(diǎn)校正好后,，斷電再開機(jī)仍可保留原置入數(shù)，但必須注意,，斷電后不能移動坐標(biāo),，否則將造成測量值錯誤。為了確保測量準(zhǔn)確無誤,，即使斷電后未移動坐標(biāo),，每次開機(jī)時也需重新校對一次零點(diǎn)。

（2）在儀器上測量好的刀具仍需要在機(jī)床上進(jìn)行適切,，找出儀器測量值與加工后工件的實際尺寸之間的變化規(guī)律,，積累經(jīng)驗，以便進(jìn)行修正,。

（3）若需更換燈泡,，先關(guān)閉影屏電源，退出螺釘,，將連接套拿下,，拔出燈泡，插入新燈泡,；將連接套重新放回,，接通電源，檢查影屏視場照明是否明亮,、均勻,，否則松開螺母轉(zhuǎn)動連接套，使連接套上下左右轉(zhuǎn)動,，調(diào)好后用螺釘及螺母鎖緊,；必要時可松開螺釘，前后移動聚光鏡,，調(diào)好后將其固定,。風(fēng)扇可散發(fā)燈泡的熱量。

維護(hù)保養(yǎng)

1 在運(yùn)輸,、安裝和使用過程中應(yīng)注意防震,、防塵和防潮。

2 外露光學(xué)零件應(yīng)保持清潔，如有灰塵或其他污物,，可用洗耳球吹掉,，或用小木棍兒裹脫脂棉沾少量酒精或汽油輕輕擦拭，切勿用手或棉紗等擦拭,。

3 光學(xué),、電器部件不得隨意拆卸，如有故障應(yīng)由專人負(fù)責(zé)修理,，在拔插光柵插頭時必須先關(guān)閉電源,，以免損壞光柵傳感器和電源。

4 儀器無防護(hù)層的表面,，如主軸錐孔,、端面及零點(diǎn)棒錐面應(yīng)仔細(xì)維護(hù)，防止磕碰及銹蝕,，不用時應(yīng)用優(yōu)質(zhì)汽油擦干凈,，涂上防銹油。

5 視使用頻繁程度,，每隔三~六個月,，打開立柱防塵罩，通過滾動導(dǎo)軌滑塊上的油杯注入少許20號機(jī)油,。松開防塵罩旋鈕,，將防塵罩推開露出油杯后，在油杯內(nèi)及絲杠上加入少量潤滑油,。 

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