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現在,西方發達國家的工廠已經實現了加工數字化,在中國近幾年來越來越多的生產廠家開始使用數控機床,從的多軸加工中心到低端的簡易數字改裝機床。數空機床的應用大大提高了生產能力和生產效率,零件的加工精度和加工速度有了質的飛躍。隨著機床的使用,各類生產附件和技術也隨之產生和發展,本文就對數控機床測頭的應用簡單作一些介紹。在數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,提高生產效率,同時又可改善數控機床性能,延長機床的精度保持時間,使得數控機床既是加工設備,又具備某些測量功能。機床測頭可安裝在數控車床、加工中心、數控磨床等大多數數控機床上。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、感應式、光學式和無線電式四種方式。一般機床用戶要根據機床的具體型號選擇合適的配置。

在數控加工過程中,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;在傳統的工件裝夾過程中,操作者采用百分表及芯棒找出基準的位置,然后手工把有關數據輸入到數控系統里,以設定工件的坐標系。

采用工件測頭系統,可在機床上快速、準確測量工件的位置,直接把測量結果反饋到數控系統中修正機床的工件坐標系。若機床具有數控轉臺,還可由測頭自動找正工件基準面,自動完成諸如基面的調整,工件坐標系的設定等工作。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,根據測量結果自動修正刀具的偏置量,補償刀具的磨損,以保證工件的尺寸精度及精度的一致性,這種機內測量方法,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。

數控車床的刀具的辦法是試切法;加工中心、數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,可在機床內快速、準確地測量出刀具的尺寸,自動反饋回數控系統中變成刀偏量。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,測量結束后自動把拐角位置設為工件坐標系 G54 的 X,Y 軸的零點;O9019 為內孔測量子程序,根據測量結果將自動修正第 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,根據測量結果將自動設定工件坐標系 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用實例。

1 德國Senking－Werke公司

該公司主要生產大型工業清洗設備,產品尺寸較大,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,既不準確,也很費時,現在該公司在機床上安裝了一套雷尼紹公司生產的 MP14 測頭系統,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

該公司主要生產液壓馬達及伺服閥的部件。該公司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,而現在他們只是每 15 件抽檢一件,3 年中該工廠已經生產了 10 萬多件這種產品,從沒發現廢品,三測機也基本閑置下來了。測頭的應用給了他們充分的信心來保證產品的尺寸精度。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,先粗略設定刀具的偏置量,然后試切工件,測量出工件的尺寸后,再準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,工件的生產周期由 3 天縮短為 8h,且其精度也得到相當提高。

4 英國ExpressEngineering公司

該公司為許多公司制作高集成度的零件。零件的質量需求很高。這種小批量的出產特點決議了在出產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臺上的工件的位置,斷定工件的坐標零點。曾經工件的設定時刻需求 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,都開端需求在數控機床上裝備機床測頭,*要的數控機床廠家如北京機床廠、大河機床廠、青海機床廠、北京機電院等都已在其出產的機床上配裝測頭。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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