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| 高速切削加工中的刀具技术.3 4. 激光刀具检测系统 在新近引进的一台5轴联动数控高速铣削立式加工中心上，配备了一套激光刀具检测系统，能够在线以非接触方式测量刀具的长度和直径，检测刀具的破损和磨损情况，能够进行温度补偿，能够对单个切削刃实行控制，或者对多个直线或圆弧切削刃进行刀具形状控制。它的检测范围包括能够在机床上安装使用的所有刀具，即直径≤125mm，长度≤300mm，重量≤8kg。系统能够检测的刀具最小直径为0.03mm，重复测量精度可以达到±1μm。 该激光刀具检测系统的硬件简单而不显眼。紧靠机床正面观察操作位置左方安放激光发生器，沿机床Y轴向后到底的对面安放检波器，分别用气动遮板和吹净装置来保护光学元件免受冷却润滑剂和切屑污染。检测系统还要求机床必须配备油雾吸收净化装置。系统的硬件通过缆线及管道连接到机床CNC控制系统。激光束是波长为0.67µm 的红色可见光，输出功率小于1W。当机床主轴带着刀具沿X轴向左移动到遮挡住70%的激光束时，检测系统便发信号给机床CNC 控制系统，由后者起动常驻软件把光束与刀具接触点的坐标同控制系统刀具数据表中的已知值进行比较。系统通用的CNC 接口，可以同Fanuc、SIEMENS Sinumerik、HEIDENHEIN iTNC 530 等多种主流数控系统连接。系统具备宏编程功能，可用G 或M 代码来指令运行大多数例行的检测程序。刀具检测位置距离换刀位置很近，便于检测后必要时及时换刀。 在系统用于检测之前，必须按三根坐标轴逐一进行校准标定。标定时，先把三个圆柱形参考销的已知尺寸作为已知的长度、高度和半径尺寸输入到机床控制系统的校准表中，然后分别把参考销安装到机床主轴上，每次用激光束来测定一个空间尺寸。把实测的三个空间尺寸分别同已知的三个尺寸进行比较，二者之间的偏差即是三根轴的偏置量。把这些数值存放在刀具表中，就可以精确检测任何刀具。 该激光刀具检测系统检测精度、效率和自动化程度高，检测范围大，功能多，已经越来越多地替代传统的机械式对刀仪。 5. 结束语 高速切削加工涉及材料、驱动和传动、机床与刀具、控制和数控、信息、测试监控、工艺、冷却润滑等众多领域，是一项综合技术或者说系统工程。当机床设备安装调试完毕进入长期使用后，刀具将逐渐占据举足轻重的地位，从硬件方面作为易损消耗品时时不断地决定或制约高速切削加工的质量、效率、成本，需要始终加以关注研究而不能够“一劳永逸”。本文表明，高速切削刀具涉及材料、机械设计和制造、工艺、检测等多项技术，同样表现出综合性、系统性。 共3页： 第 [1] [2] 3 页 |
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