監(jiān)測刀具的切削加工狀態(tài)

《監(jiān)測刀具的切削加工狀態(tài)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、監(jiān)測刀具的切削加工狀態(tài)由于許多加工都建立在刀具壽命的基礎(chǔ)之上，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，使用刀具監(jiān)測儀器通常是物有所值的。刀具的缺失、破損、磨損或選刀錯(cuò)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，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。此外，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，也對刀具的測量帶來了新的挑戰(zhàn)?；谶@些理由，使用刀具監(jiān)測儀器通常是物有所值的。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

2、刀具或工件接觸而獲取數(shù)據(jù)。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(gè)接收器中來獲取數(shù)據(jù)。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(gè)密閉容器內(nèi)。當(dāng)需要進(jìn)行測量時(shí)，該容器的窗口就會(huì)打開。在激光進(jìn)行掃描測量的同時(shí)，一股氣流可將切屑和冷卻液吹開。掃描測量完成后，容器窗口就會(huì)關(guān)閉。接觸式測頭適用于許多加工場合，但也具有以下局限性：有些接觸式測頭在測量時(shí)，要求機(jī)床主軸停轉(zhuǎn)，因此無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測；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，因此接觸式測頭很難避免與工件發(fā)生接觸；接觸式測頭不能檢測非常柔軟的工件；用接觸式測頭檢測刀具破損非常有效，但如果需要測量絲錐上的排屑槽之類的誤差，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，也可以使用電池。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。在使用無線發(fā)射裝置時(shí)，很重要的一點(diǎn)是背景信號(hào)不能與刀具傳感器發(fā)出的信號(hào)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，它可以安裝在一個(gè)與機(jī)床工作臺(tái)相配合的載物臺(tái)上。為了測量

4、刀具長度，機(jī)床主軸將對刀儀提升到靠近刀具的位置，然后由測頭對刀具進(jìn)行掃描測量，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。它用一個(gè)高分辨率的視頻攝像機(jī)對刀具進(jìn)行掃描，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。據(jù)帕萊克公司刀具檢測系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理ChrisNuccitelli介紹，儀器的放大倍數(shù)達(dá)50倍，可以檢測小到0.0025mm的刀具。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，進(jìn)行誤差評定。通過編程，攝像

5、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)。Nuccitelli說，“視覺檢測還包括檢查刀具的幾何形狀、磨損狀況和裂紋。此外，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。”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、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。該型號(hào)采用了分離的發(fā)射器和接收器，可測范圍達(dá)30mm×50mm，刀具直徑最小可到0.2mm，還可以檢測小至0.1mm的刀具破損。NC1型的發(fā)

6、射器和接收器既可以預(yù)裝在同一個(gè)單元中，也可以作為單獨(dú)的模塊供貨，其測量光束可長達(dá)2m。NC3型的測量范圍達(dá)到135mm×26mm×77mm，主要用于小型加工中心和高速切削機(jī)床。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(gè)單元中，其測量范圍為83mm×38mm×73mm，主要用于檢測整體式旋轉(zhuǎn)刀具，包括鉆頭、絲錐、鉸刀、槽鉆、標(biāo)準(zhǔn)和球頭立銑刀，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。利用Toolwise編程，TRS2能夠識(shí)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

7、旋轉(zhuǎn)刀具所產(chǎn)生的反射光圖案，以及由冷卻液或切屑產(chǎn)生的無規(guī)律反射光圖案。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，而切屑和冷卻液產(chǎn)生的圖案則是隨機(jī)混亂的。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。圖1雷尼紹公司的無線雙測頭系統(tǒng)無線雙測頭系統(tǒng)(見圖1)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。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(tái)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。雷尼紹測頭被安放在機(jī)床刀庫里，并被編入工件加工程序中。自動(dòng)換刀機(jī)械手可將測

8、頭從刀庫中取出并裝到主軸上，用于確定工件的安裝位置，在加工過程中進(jìn)行測量和補(bǔ)償，以及當(dāng)加工工藝、軸系和工件的加工面發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)重設(shè)機(jī)床的坐標(biāo)系。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。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。Mida產(chǎn)品經(jīng)理SharadMundr