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英國(guó)RENISHAW雷尼紹對(duì)刀儀通過(guò)撓性支撐桿擺動(dòng)觸發(fā)了高精度開關(guān)
在工件的加工過(guò)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，RENISHAW對(duì)刀儀便顯示出極大的性。
RENISHAW對(duì)刀儀種類
1、插拔式手臂（High Precision Removable Arm， HPRA）
HPRA的特點(diǎn)是對(duì)刀臂和基座可分離。使用時(shí)通過(guò)插拔機(jī)構(gòu)把對(duì)刀臂安裝至RENISHAW對(duì)刀儀基座上，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（High Precision Pulldown Arm，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，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（High Precision Motorised Arm，HPMA）
HPMA的特點(diǎn)是，對(duì)刀臂和基座通過(guò)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)，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(guò)M代碼編到加工程序中，在加工循環(huán)過(guò)程中，即可方便地實(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(wú)人化加工。
4、全自動(dòng)接觸式
在工作臺(tái)水平垂直位置找尋到安裝位置后，在對(duì)應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)輸入程序就可以有效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)刀。在中國(guó)的雕銑機(jī)和玻璃機(jī)的發(fā)展中起到的作用。
RENISHAW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(guò)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(guò)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(lái)的是機(jī)床坐標(biāo)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RENISHAW對(duì)刀儀的機(jī)床，RENISHAW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(guò)參數(shù)設(shè)定的方法來(lái)精確確定，才能滿足使用，否則數(shù)控系統(tǒng)將無(wú)法在機(jī)床坐標(biāo)系和RENISHAW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“RENISHAW對(duì)刀儀固定坐標(biāo)"后（不同規(guī)格的RENISHAW對(duì)刀儀應(yīng)設(shè)置不同的固定坐標(biāo)值），RENISHAW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RENISHAW對(duì)刀儀固定坐標(biāo)之間的相對(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RENISHAW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)RENISHAW對(duì)刀儀上四面探針的對(duì)應(yīng)平面，并通過(guò)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(lái)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(guò)機(jī)床、RENISHAW對(duì)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(shuō)，如把它放到機(jī)床坐標(biāo)系中來(lái)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)該是該刀具新的初始刀具偏置值了。
1．在±X、±Z及Y軸五個(gè)方向上測(cè)量和補(bǔ)償?shù)镀?/p>
在五個(gè)方向上進(jìn)行刀偏值的測(cè)量和補(bǔ)償，可以有效地消除人工對(duì)刀產(chǎn)生的誤差和效率低下的問(wèn)題。不管是采用何種切削刀具（外圓、端面、螺紋、切槽、鑊孔還是車削中心上的銑、鉆削動(dòng)力刀具），進(jìn)行工件輪廓車削或銑削時(shí)，所有參與切削的刀尖點(diǎn)或刀具軸心線，都必須通過(guò)調(diào)整或補(bǔ)償，使其精確地位于工件坐標(biāo)系的同一理論點(diǎn)或軸心線上。對(duì)動(dòng)力型回轉(zhuǎn)刀具，除要測(cè)量并補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度方向上的偏置值外，同時(shí)還要測(cè)量和補(bǔ)償?shù)毒咧睆椒较蛏系钠弥担ǖ毒咭暂S心線分界的兩個(gè)半徑的偏置值）。否則機(jī)床無(wú)法加工出尺寸正確的工件。 在沒(méi)有安裝RENISHAW對(duì)刀儀的機(jī)床上，每把刀具的偏置值，是對(duì)每把刀具進(jìn)行仔細(xì)的試切后，對(duì)工件尺寸進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算、補(bǔ)償（手工對(duì)刀）才可得出，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，稍不小心還會(huì)報(bào)廢工件。當(dāng)更換刀具后，這項(xiàng)工作還要重新進(jìn)行。因而，對(duì)刀是占用機(jī)床輔助時(shí)間最長(zhǎng)的工作內(nèi)容之一。
使用了RENISHAW對(duì)刀儀的機(jī)床，因?qū)Φ逗竽軌蜃詣?dòng)設(shè)置好刀具對(duì)工件坐標(biāo)系的偏置值，從而自動(dòng)建立起工件坐標(biāo)系。在這種情況下，加工程序中就無(wú)需再用“G50指令"來(lái)建立工件坐標(biāo)系了。
2．加工過(guò)程中刀具磨損或破損的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和補(bǔ)償
在沒(méi)有安裝RENISHAW對(duì)刀儀的機(jī)床上完成磨損值的補(bǔ)償是很麻煩的，需要多次停下機(jī)床對(duì)工件的尺寸進(jìn)行手工測(cè)量，還要將得到的磨損值手動(dòng)修改刀補(bǔ)參數(shù)。安裝RENISHAW對(duì)刀儀后，這個(gè)問(wèn)題就簡(jiǎn)單多了，特別是安裝HPPA型或HPMA型后更為方便。前者，只要根據(jù)刀具的磨損規(guī)律，干完一定數(shù)量的工件后停下機(jī)床，用RENISHAW對(duì)刀儀再進(jìn)行一遍對(duì)刀的過(guò)程即可；后者，只要在程序中設(shè)定完成多少個(gè)加工循環(huán)后執(zhí)行一次自動(dòng)對(duì)刀，即可完成刀補(bǔ)工作。
對(duì)于刀具破損報(bào)警或刀具磨損到一定程度后更換，是根據(jù)刀具允許的磨損量，設(shè)定一個(gè)“門檻值"，一旦RENISHAW對(duì)刀儀監(jiān)測(cè)到的誤差超過(guò)門檻值，即認(rèn)為刀具已破損或超過(guò)了允許的磨損值，則機(jī)床自動(dòng)報(bào)警停機(jī)，然后強(qiáng)制進(jìn)行刀具的更換。
3．機(jī)床熱變形引起的刀偏值變動(dòng)量的補(bǔ)償
機(jī)床在工作循環(huán)過(guò)程中，產(chǎn)生的各種熱量，導(dǎo)致機(jī)床的變形特別是絲杠的熱伸長(zhǎng)，使刀尖位置發(fā)生的變化，其結(jié)果是加工工件的尺寸精度會(huì)受到影響。在機(jī)床上安裝RENISHAW對(duì)刀儀，上述問(wèn)題可迎刃而解。無(wú)非是把這種由熱變形產(chǎn)生的刀尖位置變化，視為刀具的磨損值，通過(guò)RENISHAW對(duì)刀儀來(lái)測(cè)量這種刀具偏置值，即可解決。
根據(jù)有關(guān)資料及實(shí)踐證明，RENISHAW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。
RENISHAW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)床效率和加工精度。形，但不會(huì)碎掉。
