英國RENISHAW雷尼紹對刀儀軸上均裝有進(jìn)行位置環(huán)反饋的脈沖編碼器

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    英國RENISHAW雷尼紹對刀儀軸上均裝有進(jìn)行位置環(huán)反饋的脈沖編碼器

在工件的加工過程中，工件裝卸、刀具調(diào)整等輔助時間，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，一個工件的加工，純機(jī)動時間大約只占總時間的55%，裝夾和對刀等輔助時間占45%。因此，RENISHAW對刀儀便顯示出極大的性。

RENISHAW對刀儀種類

1、插拔式手臂（High Precision Removable Arm， HPRA）

HPRA的特點(diǎn)是對刀臂和基座可分離。使用時通過插拔機(jī)構(gòu)把對刀臂安裝至RENISHAW對刀儀基座上，同時電器信號亦連通并進(jìn)入可工作狀態(tài)；用完后可將對刀臂從基座中拔出，放到合適的地方以保護(hù)精密的對刀臂和測頭不受灰塵、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)是對刀臂和基座旋轉(zhuǎn)聯(lián)接，是一體化的。使用時將對刀臂從保護(hù)套中擺動拉出，不用時把對刀臂再收回保護(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、全自動對刀臂（High Precision Motorised Arm，HPMA）

HPMA的特點(diǎn)是，對刀臂和基座通過力矩電機(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)，提高了自動化程度。更重要的是可把刀臂的擺出、擺回通過M代碼編到加工程序中，在加工循環(huán)過程中，即可方便地實(shí)現(xiàn)刀具磨損值的自動測量、補(bǔ)償和刀具破損的監(jiān)測，再配合自動上下料機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無人化加工。

4、全自動接觸式

在工作臺水平垂直位置找尋到安裝位置后，在對應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)輸入程序就可以有效的實(shí)現(xiàn)自動對刀。在中國的雕銑機(jī)和玻璃機(jī)的發(fā)展中起到的作用。

RENISHAW對刀儀的核心部件是由一個高精度的開關(guān)（測頭），一個高硬度、高耐磨的硬質(zhì)合金四面體（對刀探針）和一個信號傳輸接口器組成（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，通過信號傳輸接口器，傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行刀具方向識別、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)動軸的機(jī)械參考點(diǎn)后，建立起來的是機(jī)床坐標(biāo)系。該參考點(diǎn)一旦建立，相對機(jī)床零點(diǎn)而言，在機(jī)床坐標(biāo)系各軸上的各個運(yùn)動方向就有了數(shù)值上的實(shí)際意義。

對于安裝了RENISHAW對刀儀的機(jī)床，RENISHAW對刀儀傳感器距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的各方向?qū)嶋H坐標(biāo)值是一個固定值，需要通過參數(shù)設(shè)定的方法來精確確定，才能滿足使用，否則數(shù)控系統(tǒng)將無法在機(jī)床坐標(biāo)系和RENISHAW對刀儀固定坐標(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對刀儀固定坐標(biāo)”后（不同規(guī)格的RENISHAW對刀儀應(yīng)設(shè)置不同的固定坐標(biāo)值），RENISHAW對刀儀的工作原理如下：

1．機(jī)床各直線運(yùn)動軸返回各自的機(jī)械參考點(diǎn)之后，機(jī)床坐標(biāo)系和RENISHAW對刀儀固定坐標(biāo)之間的相對位置關(guān)系就建立起了具體的數(shù)值。

2．不論是使用自動編程控制，還是手動控制方式操作RENISHAW對刀儀，當(dāng)移動刀具沿所選定的某個軸，使刀尖（或動力回轉(zhuǎn)刀具的外徑）靠向且觸動RENISHAW對刀儀上四面探針的對應(yīng)平面，并通過撓性支撐桿擺動觸發(fā)了高精度開關(guān)傳感器后，開關(guān)會立即通知系統(tǒng)鎖定該進(jìn)給軸的運(yùn)動。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)是把這一信號作為高級信號來處理，所以動作的控制會極為迅速、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，系統(tǒng)只要讀出該軸停止的準(zhǔn)確位置，通過機(jī)床、RENISHAW對刀儀兩者之間相對關(guān)系的自動換算，即可確定該軸刀具的刀尖（或直徑）的初始刀具偏置值了。換一個角度說，如把它放到機(jī)床坐標(biāo)系中來衡量，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、還是絲杠熱伸長后出現(xiàn)的刀尖變動量，只要再進(jìn)行一次對刀操作，數(shù)控系統(tǒng)就會自動把測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`差值自動補(bǔ)入刀補(bǔ)存儲區(qū)中。當(dāng)然，如果換了新的刀具，再對其重新進(jìn)行對刀，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軸五個方向上測量和補(bǔ)償?shù)镀?/p>

在五個方向上進(jìn)行刀偏值的測量和補(bǔ)償，可以有效地消除人工對刀產(chǎn)生的誤差和效率低下的問題。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、鉆削動力刀具），進(jìn)行工件輪廓車削或銑削時，所有參與切削的刀尖點(diǎn)或刀具軸心線，都必須通過調(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。對動力型回轉(zhuǎn)刀具，除要測量并補(bǔ)償?shù)毒唛L度方向上的偏置值外，同時還要測量和補(bǔ)償?shù)毒咧睆椒较蛏系钠弥担ǖ毒咭暂S心線分界的兩個半徑的偏置值）。否則機(jī)床無法加工出尺寸正確的工件。 在沒有安裝RENISHAW對刀儀的機(jī)床上，每把刀具的偏置值，是對每把刀具進(jìn)行仔細(xì)的試切后，對工件尺寸進(jìn)行測量、計(jì)算、補(bǔ)償（手工對刀）才可得出，費(fèi)時費(fèi)力，稍不小心還會報(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，對刀是占用機(jī)床輔助時間最長的工作內(nèi)容之一。

使用了RENISHAW對刀儀的機(jī)床，因?qū)Φ逗竽軌蜃詣釉O(shè)置好刀具對工件坐標(biāo)系的偏置值，從而自動建立起工件坐標(biāo)系。在這種情況下，加工程序中就無需再用“G50指令”來建立工件坐標(biāo)系了。

2．加工過程中刀具磨損或破損的自動監(jiān)測、報(bào)警和補(bǔ)償

在沒有安裝RENISHAW對刀儀的機(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)床對工件的尺寸進(jìn)行手工測量，還要將得到的磨損值手動修改刀補(bǔ)參數(shù)。安裝RENISHAW對刀儀后，這個問題就簡單多了，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對刀儀再進(jìn)行一遍對刀的過程即可；后者，只要在程序中設(shè)定完成多少個加工循環(huán)后執(zhí)行一次自動對刀，即可完成刀補(bǔ)工作。

對于刀具破損報(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“門檻值”，一旦RENISHAW對刀儀監(jiān)測到的誤差超過門檻值，即認(rèn)為刀具已破損或超過了允許的磨損值，則機(jī)床自動報(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量的補(bǔ)償

機(jī)床在工作循環(huán)過程中，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，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受到影響。在機(jī)床上安裝RENISHAW對刀儀，上述問題可迎刃而解。無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RENISHAW對刀儀來測量這種刀具偏置值，即可解決。

根據(jù)有關(guān)資料及實(shí)踐證明，RENISHAW對刀儀測頭重復(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對刀儀的使用，減少了機(jī)床的輔助時間，降低了返工和廢品率，若配合雷尼紹LP2工件測頭一起使用，可顯著提高機(jī)床效率和加工精度。