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現(xiàn)在,西方發(fā)達國家的工廠已經(jīng)實現(xiàn)了加工數(shù)字化,在中國近幾年來越來越多的生產(chǎn)廠家開始使用數(shù)控機床,從高端的多軸加工中心到低端的簡易數(shù)字改裝機床。數(shù)空機床的應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率,零件的加工精度和加工速度有了質(zhì)的飛躍。隨著機床的使用,各類生產(chǎn)附件和技術(shù)也隨之產(chǎn)生和發(fā)展,本文就對數(shù)控機床測頭的應(yīng)用簡單作一些介紹。在數(shù)控機床上使用工件及對刀測頭進行自動測量,可方便工件的安裝調(diào)整,簡化工裝夾具,降低費用,大大縮短機床輔助時間,提高生產(chǎn)效率,同時又可改善數(shù)控機床性能,延長機床的精度保持時間,使得數(shù)控機床既是加工設(shè)備,又具備某些測量功能。機床測頭可安裝在數(shù)控車床、加工中心、數(shù)控磨床等大多數(shù)數(shù)控機床上。機床測頭按功能分類,可分為工件檢測測頭和刀具測頭;按信號傳輸方式分類,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。一般機床用戶要根據(jù)機床的具體型號選擇合適的配置。

在數(shù)控加工過程中,有 1/3 的時間被工件的裝夾找正及刀具尺寸的測量所占去;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。

采用工件測頭系統(tǒng),可在機床上快速、準(zhǔn)確測量工件的位置,直接把測量結(jié)果反饋到數(shù)控系統(tǒng)中修正機床的工件坐標(biāo)系。若機床具有數(shù)控轉(zhuǎn)臺,還可由測頭自動找正工件基準(zhǔn)面,自動完成諸如基面的調(diào)整,工件坐標(biāo)系的設(shè)定等工作。在批量插補加工過程中,還可利用測頭自動測量工件的尺寸精度,根據(jù)測量結(jié)果自動修正刀具的偏置量,補償?shù)毒叩哪p,以保證工件的尺寸精度及精度的一致性,這種機內(nèi)測量方法,還可避免把工件搬至測量機上測量所帶來的二次裝夾誤差。提高了機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)控鏜銑床的刀具測量一般采用兩種方法:一是采用機外對刀儀測量,二是在機床上用塞尺等手工測量。以上各種方法都需人工介入,測量效率低,而且還可能帶來人為的誤差。

采用刀具測頭,可在機床內(nèi)快速、準(zhǔn)確地測量出刀具的尺寸,自動反饋回數(shù)控系統(tǒng)中變成刀偏量。由于整個過程都由測量軟件控制自動進行,因此避免了人為的誤差。此外,在批量自動加工過程中,也可根據(jù)刀具相鄰兩次測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行下一件的加工。

用測頭進行自動測量的程序操作很簡單,以下為一測量過程的簡單介紹: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,程序中用到了四個子程序,O9014 為碰撞保護移動子程序;O9012 為外拐角測量子程序,測量結(jié)束后自動把拐角位置設(shè)為工件坐標(biāo)系 G54 的 X,Y 軸的零點;O9019 為內(nèi)孔測量子程序,根據(jù)測量結(jié)果將自動修正第 10 號刀偏量,測得的尺寸誤差儲存在第20 號刀偏中;O9018 為 Z 向測量子程序,根據(jù)測量結(jié)果將自動設(shè)定工件坐標(biāo)系 G54 的Z 向零點;使用機床測頭取得良好效益的用戶有很多,下面簡單的介紹幾個國外的應(yīng)用實例。

1 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行工件尺寸的檢測,需要兩個操作者爬到機床工作臺上進行,既不準(zhǔn)確,也很費時,現(xiàn)在該公司在機床上安裝了一套雷尼紹公司生產(chǎn)的 MP14 測頭系統(tǒng),所有主要尺寸的檢測都可由測頭在機床上自動進行,每件測量的時間由 25min 減少到 4min,工件的精度也得到了大幅度提高。

2 英國AbbeyTool&Gauge公司

該公司主要生產(chǎn)液壓馬達及伺服閥的部件。該公司最典型的零件是一個液壓馬達部件,該零件的加工過程是先在 Daewoo或 Puma 公司的車削中心上進行加工,然后再到 Maho 的加工中心上進行 23 個孔的精密加工。以前每個零件的裝夾、加工約需幾個小時,自從在加工中心上安裝了測頭后,該過程僅需 10min。

在使用測頭以前每個工件加工完后都要在三測機上進行檢測,而現(xiàn)在他們只是每 15 件抽檢一件,3 年中該工廠已經(jīng)生產(chǎn)了 10 萬多件這種產(chǎn)品,從沒發(fā)現(xiàn)廢品,三測機也基本閑置下來了。測頭的應(yīng)用給了他們充分的信心來保證產(chǎn)品的尺寸精度。3 荷蘭的VandenBrink公司

該公司在幾年前由英國的 Audit Ma-chining System 公司為其將一臺普通車床改造成 CNC 車床,他們要求機床的加工精度達到± 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大量的輔助時間,而且將帶入人為的誤差。現(xiàn)在他們在機床上安裝了一個可動刀具測量臂(HPA),在進行刀具測量前手工把其安裝到基座上,其重復(fù)精度可達 3μm。然后由程序控制對所有刀具進行測量。采用這種方法后,工件的生產(chǎn)周期由 3 天縮短為 8h,且其精度也得到相當(dāng)提高。

4 英國ExpressEngineering公司

該公司為許多公司制作高集成度的零件。零件的質(zhì)量需求很高。這種小批量的出產(chǎn)特點決議了在出產(chǎn)中要花費許多的時刻進行工件的裝夾找正。

他們常常要加工一個大的鑄件,尺度的改變可達 3mm,MP 測頭可方便地測量出每個安裝在作業(yè)臺上的工件的位置,斷定工件的坐標(biāo)零點。曾經(jīng)工件的設(shè)定時刻需求 1h～1.5h,如今只需 15min～20min,并且不需求貴重的夾具,代之以通用的簡略夾具就可以了。

隨著制作技能的開展,國內(nèi)的許多用戶都意識到了機床測頭的重要性,都開端需求在數(shù)控機床上裝備機床測頭,國內(nèi)首要的數(shù)控機床廠家如北京榜首機床廠、大河機床廠、青海榜首機床廠、北京機電院等都已在其出產(chǎn)的機床上配裝測頭。信任機床測頭一定會得到越來越廣泛的遍及與使用。

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