雷尼紹對(duì)刀儀(Renishaw)

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1、摘要?英國雷尼紹公司的對(duì)刀儀在數(shù)控車床上應(yīng)用有三種，插拔式手臂（HPRA）、下拉式手臂（HPPA）、全自動(dòng)對(duì)刀臂式?？梢钥焖佟⒏咝?、精確地在士X、土Z及Y五個(gè)軸方向上，對(duì)加工過程中的刀具磨損或破損自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和補(bǔ)償；對(duì)機(jī)床絲杠熱變形引起的刀偏值變動(dòng)量進(jìn)行補(bǔ)償。????關(guān)鍵詞?數(shù)控車床?對(duì)刀儀?刀具補(bǔ)償????中圖分類號(hào)?TP216?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?B???在工件的加工過程中，工件裝卸、刀具調(diào)整等輔助時(shí)間，占加工周期中相當(dāng)大的比例，其中刀具的調(diào)整既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又不易準(zhǔn)確，最后還需要試切。統(tǒng)計(jì)資料表明，一個(gè)工件的加工，純

2、機(jī)動(dòng)時(shí)間大約只占總時(shí)間的55%，裝夾和對(duì)刀等輔助時(shí)間占45%。因此，對(duì)刀儀便顯示出極大的優(yōu)越性。????一、對(duì)刀儀種類???1．插拔式手臂（HighPrecisionRemovableArm，HPRA）???HPRA的特點(diǎn)是對(duì)刀臂和基座可分離。使用時(shí)通過插拔機(jī)構(gòu)把對(duì)刀臂安裝至對(duì)刀儀基座上（圖1），同時(shí)電器信號(hào)亦連通并進(jìn)入可工作狀態(tài)；用完后可將對(duì)刀臂從基座中拔出，放到合適的地方以保護(hù)精密的對(duì)刀臂和測(cè)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（HighPrecisionPulldownArm，

3、HPPA）????HPPA的特點(diǎn)是對(duì)刀臂和基座旋轉(zhuǎn)聯(lián)接，是一體化的。使用時(shí)將對(duì)刀臂從保護(hù)套中擺動(dòng)拉出（圖2），不用時(shí)把對(duì)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(dòng)對(duì)刀臂（HighPrecisionMotorisedArm，HPMA）???HPMA的特點(diǎn)是，對(duì)刀臂和基座通過力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)刀臂的擺出和擺回與HPPA的區(qū)別是加了力矩電機(jī)（見圖2內(nèi)括號(hào)中內(nèi)容），提高了自動(dòng)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

4、方便地實(shí)現(xiàn)刀具磨損值的自動(dòng)測(cè)量、補(bǔ)償和刀具破損的監(jiān)測(cè)，再配合自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無人化加工。三、對(duì)刀儀的工作原理????對(duì)刀儀的核心部件是由一個(gè)高精度的開關(guān)（測(cè)頭），一個(gè)高硬度、高耐磨的硬質(zhì)合金四面體（對(duì)刀探針）和一個(gè)信號(hào)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(hào)，通過信號(hào)傳輸接口器，傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行刀具方向識(shí)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(dòng)軸的機(jī)械參考點(diǎn)后，建立起來的是機(jī)床坐標(biāo)

5、系。該參考點(diǎn)一旦建立，相對(duì)機(jī)床零點(diǎn)而言，在機(jī)床坐標(biāo)系各軸上的各個(gè)運(yùn)動(dòng)方向就有了數(shù)值上的實(shí)際意義。???對(duì)于安裝了對(duì)刀儀的機(jī)床，對(duì)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(gè)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（圖4），否則數(shù)控系統(tǒng)將無法在機(jī)床坐標(biāo)系和對(duì)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(duì)刀儀固定坐標(biāo)”后（不同規(guī)格的對(duì)刀儀應(yīng)設(shè)置不同的固定坐標(biāo)值），對(duì)刀儀的工作原理如下：???1．機(jī)床各直線運(yùn)動(dòng)軸返回各自的機(jī)械參考點(diǎn)之后，機(jī)床坐標(biāo)系和對(duì)刀儀固定坐標(biāo)之間

6、的相對(duì)位置關(guān)系就建立起了具體的數(shù)值。???2．不論是使用自動(dòng)編程控制，還是手動(dòng)控制方式操作對(duì)刀儀，當(dāng)移動(dòng)刀具沿所選定的某個(gè)軸，使刀尖（或動(dòng)力回轉(zhuǎn)刀具的外徑）靠向且觸動(dòng)對(duì)刀儀上四面探針的對(duì)應(yīng)平面，并通過撓性支撐桿擺動(dòng)觸發(fā)了高精度開關(guān)傳感器后，開關(guān)會(huì)立即通知系統(tǒng)鎖定該進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)是把這一信號(hào)作為高級(jí)信號(hào)來處理，所以動(dòng)作的控制會(huì)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(shí)際位置的計(jì)數(shù)器。此時(shí)，系統(tǒng)只要讀出該軸停止的準(zhǔn)確位置，通過機(jī)床、對(duì)

7、刀儀兩者之間相對(duì)關(guān)系的自動(dòng)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(gè)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(cè)量點(diǎn)距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的距離及兩者之間的實(shí)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(zhǎng)后出現(xiàn)的刀尖變動(dòng)量，只要再進(jìn)行一次對(duì)刀操作，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)把測(cè)得的新的刀具偏置值與其初始刀具偏置值進(jìn)行比較計(jì)算，并將需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼`差值自動(dòng)補(bǔ)入刀補(bǔ)存儲(chǔ)區(qū)中。當(dāng)然，如果換了新的刀具，再對(duì)其重新進(jìn)行對(duì)刀，所獲得的偏置值就應(yīng)該是

8、該刀具新的初始刀具偏置值了。???四、對(duì)刀儀的對(duì)刀精度???根據(jù)有關(guān)資料及實(shí)踐證明，對(duì)刀儀測(cè)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(duì)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(duì)刀儀的使用，減少了機(jī)床的輔助時(shí)間，降低了返工和廢品率，若配合雷尼紹LP2工件測(cè)頭一起使用，可顯著提高機(jī)床效率