刀具的缺失材框、破損、磨損或選刀錯誤都可能導(dǎo)致機(jī)床停機(jī)或造成代價(jià)不菲的工件報(bào)廢。由于許多加工都建立在刀具壽命的基礎(chǔ)之上跷坝，因此，反映刀具切削刃及涂層狀態(tài)的性能數(shù)據(jù)至關(guān)重要碉碉。此外柴钻，醫(yī)療、航空和汽車等行業(yè)對零部件加工精度的要求不斷提高垢粮，也對刀具的測量帶來了新的挑戰(zhàn)淫蜕。基于這些理由抬奠，使用刀具監(jiān)測儀器通常是物有所值的肩检。

　　刀具檢測儀器使用的測頭分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式測頭通過探針與刀具或工件接觸而獲取數(shù)據(jù)蚓绞。非接觸式測頭則是利用光束(通常是激光束)從刀具或工件表面反射到一個接收器中來獲取數(shù)據(jù)泉疆。

　　為了保護(hù)基于激光測頭的測量儀器在加工現(xiàn)場環(huán)境下不被飛濺的切屑和冷卻液所損壞，一些制造商將激光器裝在一個密閉容器內(nèi)雌吱。當(dāng)需要進(jìn)行測量時(shí)滑攘，該容器的窗口就會打開。在激光進(jìn)行掃描測量的同時(shí)盼蝴，一股氣流可將切屑和冷卻液吹開超璧。掃描測量完成后，容器窗口就會關(guān)閉。

　　接觸式測頭適用于許多加工場合涝露，但也具有以下局限性：

　「塾觥①有些接觸式測頭在測量時(shí)，要求機(jī)床主軸停轉(zhuǎn)参咙，因此無法進(jìn)行動態(tài)檢測;

　×涔恪②接觸式測頭能夠檢測的特征參數(shù)有限(主要是刀具直徑);

　　③必須考慮夾持問題蕴侧，因此接觸式測頭很難避免與工件發(fā)生接觸;

　≡裢④接觸式測頭不能檢測非常柔軟的工件;

　　⑤用接觸式測頭檢測刀具破損非常有效净宵，但如果需要測量絲錐上的排屑槽之類的誤差敲才，接觸式測頭就有些力不從心。

　　測頭既可以由外部電纜線供電择葡，也可以使用電池紧武。在走線困難或環(huán)境惡劣的情況下，使用電池具有一定優(yōu)越性敏储。在使用無線發(fā)射裝置時(shí)阻星，很重要的一點(diǎn)是背景信號不能與刀具傳感器發(fā)出的信號發(fā)生干涉。

　　由M&HInprocessUSA公司提供的35.40-TS對刀儀僅用于測量刀具的長度和直徑已添，它可以安裝在一個與機(jī)床工作臺相配合的載物臺上妥箕。為了測量刀具長度，機(jī)床主軸將對刀儀提升到靠近刀具的位置鹰觅，然后由測頭對刀具進(jìn)行掃描測量涮婿，并將尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送到接收器中。

　　帕萊克(Parlec)公司的刀具檢測儀可實(shí)現(xiàn)對刀具的初始檢測田蝠。它用一個高分辨率的視頻攝像機(jī)對刀具進(jìn)行掃描掠佛，照明的強(qiáng)度和方向可以根據(jù)被測刀具的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種儀器還可以在加工過程中監(jiān)測刀具的磨損和破損耙侵。

　　據(jù)帕萊克公司刀具檢測系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理ChrisNuccitelli介紹川痛，儀器的放大倍數(shù)達(dá)50倍，可以檢測小到0.0025mm的刀具宝庵。攝像機(jī)可將掃描圖像輸入計(jì)算機(jī)或顯示在技術(shù)人員的屏幕上都炮，進(jìn)行誤差評定。通過編程植碳，攝像機(jī)還可以測量和報(bào)告一些特定的關(guān)鍵尺寸(如刀具的長度和直徑)听谓。Nuccitelli說，“視覺檢測還包括檢查刀具的幾何形狀雳唧、磨損狀況和裂紋血庐。此外仿村，某些數(shù)據(jù)(如磨損補(bǔ)償量或刀具偏置量)可以直接傳送到機(jī)床控制系統(tǒng)，加工程序即可根據(jù)需要進(jìn)行尺寸補(bǔ)償兴喂“遥”

　　雷尼紹(Renishaw)公司開發(fā)了幾種用于刀具檢測和評定的儀器。其中包括外形緊湊衣迷、采用非接觸式測量的NC4型刀具預(yù)調(diào)及刀具破損檢測儀畏鼓。該型號采用了分離的發(fā)射器和接收器，可測范圍達(dá)30mm×50mm壶谒，刀具直徑最小可到0.2mm云矫，還可以檢測小至0.1mm的刀具破損。

　　NC1型的發(fā)射器和接收器既可以預(yù)裝在同一個單元中汗菜，也可以作為單獨(dú)的模塊供貨让禀，其測量光束可長達(dá)2m。NC3型的測量范圍達(dá)到135mm×26mm×77mm陨界，主要用于小型加工中心和高速切削機(jī)床巡揍。

　　TRS2型刀具破損檢測系統(tǒng)將激光光源和檢測電子裝置集成在同一個單元中，其測量范圍為83mm×38mm×73mm菌瘪，主要用于檢測整體式旋轉(zhuǎn)刀具怒忧，包括鉆頭、絲錐陡顶、鉸刀、槽鉆允合、標(biāo)準(zhǔn)和球頭立銑刀段鲜，以及小至0.2mm的槍鉆。激光系統(tǒng)的檢測范圍可達(dá)0.3～2.0m泌盒。

　　利用Toolwise編程潦寂，TRS2能夠識別完好的刀具和破損的刀具。它可以分析進(jìn)入測量光束的旋轉(zhuǎn)刀具所產(chǎn)生的反射光圖案筛密，以及由冷卻液或切屑產(chǎn)生的無規(guī)律反射光圖案捡路。當(dāng)?shù)毒咝D(zhuǎn)時(shí)，刀具切削刃產(chǎn)生的反射光圖案有一定的規(guī)律鸭乱，而切屑和冷卻液產(chǎn)生的圖案則是隨機(jī)混亂的悍蔫。一種具有重復(fù)性的圖案代表完好的刀具，而不重復(fù)的圖案則表明刀具已經(jīng)破損橱奶。

　　無線雙測頭系統(tǒng)將工件安裝與測量功能與對刀和刀具破損檢測功能集成到一起盯桦。這種無線對刀儀特別適用于具有雙托盤或雙旋轉(zhuǎn)工作臺的加工機(jī)床。其光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以避免發(fā)生光干涉渤刃。

　　雷尼紹測頭被安放在機(jī)床刀庫里拥峦，并被編入工件加工程序中贴膘。自動換刀機(jī)械手可將測頭從刀庫中取出并裝到主軸上，用于確定工件的安裝位置略号，在加工過程中進(jìn)行測量和補(bǔ)償刑峡，以及當(dāng)加工工藝安接、軸系和工件的加工面發(fā)生變化時(shí)杈笔，自動重設(shè)機(jī)床的坐標(biāo)系够戒。測頭的360°紅外光學(xué)反射系統(tǒng)使其可在主軸處于任意方位時(shí)都能正常工作在膏。

　　馬坡斯公司(MarpossCorp.)的Mida分部為銑削機(jī)床分別開發(fā)了接觸式(觸碰)和非接觸式(激光)刀具測量儀器菱脯。Mida產(chǎn)品經(jīng)理SharadMundra表示皆墅，“接觸式對刀儀僅限于測量刀具長度和檢查刀具破損权她，以及對刀具直徑進(jìn)行粗略估計(jì)隘膘，因?yàn)樗窃谧畲?00r/min的轉(zhuǎn)速下對刀具進(jìn)行測量铐伴。測量過程比較慢撮奏，因?yàn)榭刂破鞅仨殞⒆x數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。不過当宴，與非接觸式激光測量系統(tǒng)相比珠校，這種接觸式對刀儀價(jià)格更低廉，其測量刀具長度的重復(fù)性精度可達(dá)1μm栓授，而且流動的冷卻液和飛濺的切屑都不會對測量造成影響络蟋。”

　　Mida光學(xué)雙測頭系統(tǒng)是一種無線系統(tǒng)死发，它有一個簡潔的接收器界面(ORI)络跷，對刀測頭和檢測工件用測頭均可共用這一無線界面。這種設(shè)計(jì)可以簡化測量過程谴眶，尤其是在連接電纜線和視線觀察存在困難的情況下(如安裝在帶旋轉(zhuǎn)工作臺俺阻、雙托盤的機(jī)床以及多軸機(jī)床上使用時(shí))。該測頭系統(tǒng)可以測量刀具的長度和直徑宰蘸，檢查刀具的破損督靶，在切削前檢測工件安裝情況，然后在切削后檢測工件尺寸捂臣，以校驗(yàn)切削操作铃挠。

　　Mundra解釋說，“非接觸激光測頭系統(tǒng)(如MidaLaser75P)測量速度更快堡掏，可以進(jìn)行動態(tài)測量以及檢測徑跳誤差和刀具磨損应结。由于該系統(tǒng)的測量點(diǎn)可小至20μm，因此能夠評定刀具的切削刃磨損布疼。通過軟件編程摊趾，先進(jìn)的激光測量系統(tǒng)可以對掃描讀數(shù)值進(jìn)行評定，準(zhǔn)確分辨出由切削環(huán)境中的冷卻液產(chǎn)生的折射光與由實(shí)際刀具產(chǎn)生的反射光游两，并過濾掉錯誤的觸發(fā)信號以及由冷卻液的飛濺砾层、霧化和殘留液滴產(chǎn)生的讀數(shù)值漩绵。”

　　加工循環(huán)時(shí)間越來越長已經(jīng)成為一種趨勢肛炮，對于模具制造商來說尤其如此止吐。Mida的一種刀具檢測儀可在加工過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測刀具的磨損情況，并在必要時(shí)通過改變偏置量侨糟，對刀具磨損進(jìn)行補(bǔ)償碍扔。如果發(fā)現(xiàn)刀具已經(jīng)磨鈍，則可換用備用刀具秕重，以保證加工可在無人值守情況下連續(xù)進(jìn)行不同。

　　對于車削加工，則需要采用分離型的刀具檢測儀专运，這主要是因?yàn)?a target="_blank" class="mmstipl3" href="http://www.atkqc.com/turning-cutter/">車刀切削時(shí)不旋轉(zhuǎn)酵吴。此類測頭采用接觸測量方式，有手動測量和自動測量兩種型號壮畏。為了實(shí)現(xiàn)“首件合格”的目標(biāo)律腊，采用“先試切再調(diào)整”的方法已很不方便。替代方法是在加工循環(huán)開始之前铭歪，用檢測儀或?qū)Φ秲x對加工所用刀具進(jìn)行測量辑蛔，對照編程理想位置檢查刀具的實(shí)際位置，并據(jù)此預(yù)調(diào)刀具位置搀薛。在加工過程中昔主，測量系統(tǒng)可對刀具位置進(jìn)行修改，以補(bǔ)償?shù)毒吣p和熱漂移稻填，以及監(jiān)測刀具偏移量徐扯。

　　馬坡斯公司的Mida三維形狀檢測儀(Mida3-DShapeInspector)軟件是一種基于CAD的測量程序，它可以將加工機(jī)床轉(zhuǎn)化為一臺虛擬坐標(biāo)測量機(jī)狡秋。它可以使用測頭傳感器檢測工件和刀具。用戶可在離線狀態(tài)下為所有需要觸測的點(diǎn)位生成G碼雏节，并將生成的G碼輸入機(jī)床控制系統(tǒng)胜嗓，并運(yùn)行測量程序。然后钩乍，將測頭獲得的觸測數(shù)據(jù)傳回三維形狀檢測儀軟件中辞州，生成檢測報(bào)告，或?qū)Φ毒吆凸ぜM(jìn)行所需要的偏置調(diào)整寥粹。

　　Blum激光測量技術(shù)公司(BlumLaserMeasurementTechnologyInc.)可提供多種接觸式和非接觸式刀具測量儀变过，但其主打產(chǎn)品是用于動態(tài)檢測的非接觸式激光測量裝置。Blum公司總經(jīng)理PaulD.Meinhardt解釋說涝涤，這種激光測量裝置非常適合用于生產(chǎn)現(xiàn)場媚狰，它可以測量刀具的長度和直徑岛杀，確定刀具是否破損或缺失，還能檢查刀具切削刃的質(zhì)量和磨損狀態(tài)崭孤，這種功能對于模具銑削和無人值守加工尤其重要类嗤。在這些加工中，由于刀具需要在無人值守情況下長時(shí)間工作辨宠，因此掌握其磨損狀態(tài)至關(guān)重要遗锣。

　　這種激光測量裝置通常是作為隨機(jī)設(shè)備安裝在加工機(jī)床上，因此必須能夠承受冷卻液和切屑的干擾影響湾蝙。Meinhardt說宝猩，“在切削加工開始之前檢查刀具的徑跳十分重要。例如惰绘，如果在換刀時(shí)有切屑混入了刀柄之中孙远，鉸刀就會變得像鏜刀一樣〕撸”

　　每種激光測量系統(tǒng)都有自己的校準(zhǔn)刀具(裝在熱裝刀柄中)遮英。校準(zhǔn)在需要時(shí)進(jìn)行，只需15秒鐘即可完成音共。測量系統(tǒng)的精度取決于激光的聚焦能力厅瘩。絕對精度(刀具到刀具)取決于激光束焦點(diǎn)光斑的大小，光斑直徑越小宗恩，絕對精度就越高紊尺。Blum激光測量裝置能夠測量小到0.005mm的刀具。有些機(jī)床上需要安裝一種分束激光測量系統(tǒng)领姨，其測量距離可達(dá)203cm达吞，采用一種特定的聚焦光束，可以測量直徑小至1mm的刀具荒典。

　　有些Blum激光測量儀可與生產(chǎn)設(shè)備上配備的CaronEngineering公司的測量裝置一起使用酪劫。它們安裝在機(jī)床上，能夠監(jiān)測主軸或驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動功率的變化寺董，任何功率變化都可能預(yù)示著出現(xiàn)了問題覆糟。當(dāng)驅(qū)動功率高于正常水平時(shí)，可能意味著刀具正在磨損;如果驅(qū)動功率下降遮咖，則可能表示刀具已破損失效滩字。然后監(jiān)測裝置及時(shí)向機(jī)床發(fā)出信號，在刀具或工件損壞之前采取相應(yīng)的動作御吞。該裝置還可以檢測出定位電機(jī)的功率失常麦箍。

　　海克斯康測量集團(tuán)旗下的M&H測量系統(tǒng)公司(M&HProbingSystems)提供了三種類型的在機(jī)式對刀測量儀：①手動安裝型：可測量刀具的長度或直徑;②“拾取”型：存放在機(jī)床刀庫中陶珠，使用時(shí)可自動/手動從刀庫中取出挟裂，用于測量刀具長度和直徑享钞，可以安裝在機(jī)床工作臺邊緣不擋道的任意位置，不使用時(shí)也可以完全取下;③長度型：只能測量刀具長度话瞧。

　　一個電池供電的開關(guān)式觸發(fā)測頭對刀具進(jìn)行測量邪盼，并將測量數(shù)據(jù)從測頭傳送到接收器中。在三軸加工機(jī)床上(或從測頭到接收器光路無遮擋的場合)鹅媒，可使用紅外線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸梗擅。如果從測頭到接收器光路被遮擋，則可利用無線射頻(RF)信號傳送數(shù)據(jù)矛郁。

　　Tool-ProbingSystem刀具測量系統(tǒng)具有以下功能：①刀具測量;②機(jī)床精度檢定;③安裝調(diào)整檢查;④偏置檢查;⑤有些測頭可為工件的檢測提供數(shù)據(jù);⑥加工過程開始前的安裝調(diào)整檢查;⑦在加工過程中檢測公差;⑧在加工過程完成后確定工件尺寸意苞。

　　刀具測量儀器制造商宣稱，使用此類儀器可以縮短安裝調(diào)整時(shí)間和提高刀具夾持精度蒜座。對工件的夾持狀態(tài)無需進(jìn)行太多測量美域。測頭啟動后，自動記錄與工件的接觸叽渡。根據(jù)該數(shù)據(jù)點(diǎn)茧纵，機(jī)床控制系統(tǒng)就能計(jì)算出工件相對于刀具刀尖的精確位置，并開始加工流程酣殊。

　　大型刀具也需要加以關(guān)注郭销。馬爾聯(lián)邦公司(MahrFederal)的Accura測量系統(tǒng)采用了機(jī)械測頭與光學(xué)測頭相結(jié)合的方式。光學(xué)測頭用于測量刀具的外形輪廓锡移，確定其相對于公稱輪廓和刀柄的位置誤差呕童。其他測量項(xiàng)目包括徑向跳動、刀具的前角和后角等

　　L.S.Starrett公司的HE400光學(xué)比較儀可以對刀具的切削刃進(jìn)行放大檢測淆珊，其分辨率可達(dá)0.0013mm夺饲。該儀器可在刀具使用前或加工過程中換刀時(shí)確定刀具的尺寸

　　在購買測頭時(shí)，需要慎重考慮以下問題：①你希望使用接觸式還是非接觸式測頭?②該測頭對溫度是否敏感?③該測頭如何校準(zhǔn)施符，校準(zhǔn)成本如何?④該測頭的最小可測尺寸是多少?⑤你希望采用無線測量系統(tǒng)嗎?⑥該測頭是用于在機(jī)測量還是機(jī)外測量?⑦該測頭用于檢測哪些刀具參數(shù)(直徑往声、長度、刃口磨損戳吝、裂紋等)?⑧該測頭是在加工前烁挟、加工中或(和)加工后使用?⑨該測頭適用于常規(guī)的機(jī)床刀庫嗎?

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