现在,西方发达国家的工厂已经实现了加工数字化,在中国近几年来越来越多的生产厂家开始使用数控机床,从的多轴加工中心到低端的简易数字改装机床。数空机床的应用大大提高了生产能力和生产效率,零件的加工精度和加工速度有了质的飞跃。随着机床的使用,各类生产附件和技术也随之产生和发展,本文就对数控机床测头的应用简单作一些介绍。在数控机床上使用工件及对刀测头进行自动测量,可方便工件的安装调整,简化工装夹具,降低费用,大大缩短机床辅助时间,提高生产效率,同时又可改善数控机床性能,延长机床的精度保持时间,使得数控机床既是加工设备,又具备某些测量功能。机床测头可安装在数控车床、加工中心、数控磨床等大多数数控机床上。机床测头按功能分类,可分为工件检测测头和刀具测头;按信号传输方式分类,则可分为硬线连接式、感应式、光学式和无线电式四种方式。一般机床用户要根据机床的具体型号选择合适的配置。

在数控加工过程中,有 1/3 的时间被工件的装夹找正及刀具尺寸的测量所占去;在传统的工件装夹过程中,操作者采用百分表及芯棒找出基准的位置,然后手工把有关数据输入到数控系统里,以设定工件的坐标系。

采用工件测头系统,可在机床上快速、准确测量工件的位置,直接把测量结果反馈到数控系统中修正机床的工件坐标系。若机床具有数控转台,还可由测头自动找正工件基准面,自动完成诸如基面的调整,工件坐标系的设定等工作。在批量插补加工过程中,还可利用测头自动测量工件的尺寸精度,根据测量结果自动修正刀具的偏置量,补偿刀具的磨损,以保证工件的尺寸精度及精度的一致性,这种机内测量方法,还可避免把工件搬至测量机上测量所带来的二次装夹误差。提高了机床的加工精度及精度保持性,并可延长刀具使用寿命。

数控车床的刀具测量的办法是试切法;加工中心、数控镗铣床的刀具测量一般采用两种方法:一是采用机外对刀仪测量,二是在机床上用塞尺等手工测量。以上各种方法都需人工介入,测量效率低,而且还可能带来人为的误差。

采用刀具测头,可在机床内快速、准确地测量出刀具的尺寸,自动反馈回数控系统中变成刀偏量。由于整个过程都由测量软件控制自动进行,因此避免了人为的误差。此外,在批量自动加工过程中,也可根据刀具相邻两次测量的尺寸差异来判断刀具的破损及折断,由程序控制更换相同的刀具进行下一件的加工。

用测头进行自动测量的程序操作很简单,以下为一测量过程的简单介绍:T01M06 → G43H1Z100.0 → N100 G65 P9014X-10.Y-10.Z-5.F1000 → N102 G65 P9012X0 Y0 S1 → N104 G65 P9014 Z10.0 →N106 G65 P9014 X286.Y300.→N108 G65P9014 Z-5.→ N110 G65 P9019 D200.T10 M20 H0.05 →N112 G65 P9014 Z20.→N114 G65 P9014 Y420.0 → N116 G65P9018 Z5.S1 → G91 G28 Z0.→ M30。其中,程序中用到了四个子程序,O9014 为碰撞保护移动子程序;O9012 为外拐角测量子程序,测量结束后自动把拐角位置设为工件坐标系 G54 的 X,Y 轴的零点;O9019 为内孔测量子程序,根据测量结果将自动修正第 10 号刀偏量,测得的尺寸误差储存在第20 号刀偏中;O9018 为 Z 向测量子程序,根据测量结果将自动设定工件坐标系 G54 的Z 向零点;使用机床测头取得良好效益的用户有很多,下面简单的介绍几个国外的应用实例。

1 德国Senking－Werke公司

该公司主要生产大型工业清洗设备,产品尺寸较大,以前是用特制的大卡尺手工进行工件尺寸的检测,需要两个操作者爬到机床工作台上进行,既不准确,也很费时,现在该公司在机床上安装了一套雷尼绍公司生产的 MP14 测头系统,所有主要尺寸的检测都可由测头在机床上自动进行,每件测量的时间由 25min 减少到 4min,工件的精度也得到了大幅度提高。

2 英国AbbeyTool&Gauge公司

该公司主要生产液压马达及伺服阀的部件。该公司最典型的零件是一个液压马达部件,该零件的加工过程是先在 Daewoo或 Puma 公司的车削中心上进行加工,然后再到 Maho 的加工中心上进行 23 个孔的精密加工。以前每个零件的装夹、加工约需几个小时,自从在加工中心上安装了测头后,该过程仅需 10min。

在使用测头以前每个工件加工完后都要在三测机上进行检测,而现在他们只是每 15 件抽检一件,3 年中该工厂已经生产了 10 万多件这种产品,从没发现废品,三测机也基本闲置下来了。测头的应用给了他们充分的信心来保证产品的尺寸精度。3 荷兰的VandenBrink公司

该公司在几年前由英国的 Audit Ma-chining System 公司为其将一台普通车床改造成 CNC 车床,他们要求机床的加工精度达到± 6μm。以往他们采用的办法是,先粗略设定刀具的偏置量,然后试切工件,测量出工件的尺寸后,再准确修正刀具的偏置量,采用这种方法必须花费大量的辅助时间,而且将带入人为的误差。现在他们在机床上安装了一个可动刀具测量臂(HPA),在进行刀具测量前手工把其安装到基座上,其重复精度可达 3μm。然后由程序控制对所有刀具进行测量。采用这种方法后,工件的生产周期由 3 天缩短为 8h,且其精度也得到相当提高。

4 英国ExpressEngineering公司

该公司为许多公司制作高集成度的零件。零件的质量需求很高。这种小批量的出产特点决议了在出产中要花费许多的时刻进行工件的装夹找正。

他们常常要加工一个大的铸件,尺度的改变可达 3mm,MP 测头可方便地测量出每个安装在作业台上的工件的位置,断定工件的坐标零点。曾经工件的设定时刻需求 1h～1.5h,如今只需 15min～20min,并且不需求贵重的夹具,代之以通用的简略夹具就可以了。

随着制作技能的开展,国内的许多用户都意识到了机床测头的重要性,都开端需求在数控机床上装备机床测头,要的数控机床厂家如北京机床厂、大河机床厂、青海机床厂、北京机电院等都已在其出产的机床上配装测头。信任机床测头一定会得到越来越广泛的遍及与使用。

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