監(jiān)測(cè)刀具的切削加工狀態(tài)

　　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(duì)零部件加工精度的要求不斷提高，也對(duì)刀具的測(cè)量帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)�；�于這些理由，使用刀具監(jiān)測(cè)儀器通常是物有所值的。

　　刀具檢測(cè)儀器使用的測(cè)頭分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式測(cè)頭通過(guò)探針與刀具或工件接觸而獲取數(shù)據(jù)。非接觸式測(cè)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(lái)獲取數(shù)據(jù)。

　　為了保護(hù)基于激光測(cè)頭的測(cè)量?jī)x器在加工現(xiàn)場(chǎng)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(cè)量時(shí)，該容器的窗口就會(huì)打開(kāi)。在激光進(jìn)行掃描測(cè)量的同時(shí)，一股氣流可將切屑和冷卻液吹開(kāi)。掃描測(cè)量完成后，容器窗口就會(huì)關(guān)閉。

　　接觸式測(cè)頭適用于許多加工場(chǎng)合，但也具有以下局限性：

　　①有些接觸式測(cè)頭在測(cè)量時(shí)，要求機(jī)床主軸停轉(zhuǎn)，因此無(wú)法進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)；

　　②接觸式測(cè)頭能夠檢測(cè)的特征參數(shù)有限（主要是刀具直徑）；

　�、郾仨毧紤]夾持問(wèn)題，因此接觸式測(cè)頭很難避免與工件發(fā)生接觸；

　�、芙佑|式測(cè)頭不能檢測(cè)非常柔軟的工件；

　�、萦媒佑|式測(cè)頭檢測(cè)刀具破損非常有效，但如果需要測(cè)量絲錐上的排屑槽之類的誤差，接觸式測(cè)頭就有些力不從心。

　　測(cè)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(wú)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&H Inprocess USA公司提供的35.40-TS對(duì)刀儀僅用于測(cè)量刀具的長(zhǎng)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(cè)量刀具長(zhǎng)度，機(jī)床主軸將對(duì)刀儀提升到靠近刀具的位置，然后由測(cè)頭對(duì)刀具進(jìn)行掃描測(cè)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(cè)儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具的初始檢測(cè)。它用一個(gè)高分辨率的視頻攝像機(jī)對(duì)刀具進(jìn)行掃描，照明的強(qiáng)度和方向可以根據(jù)被測(cè)刀具的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種儀器還可以在加工過(guò)程中監(jiān)測(cè)刀具的磨損和破損。

　　據(jù)帕萊克公司刀具檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理Chris Nuccitelli介紹，儀器的放大倍數(shù)達(dá)50倍，可以檢測(cè)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(píng)定。通過(guò)編程，攝像機(jī)還可以測(cè)量和報(bào)告一些特定的關(guān)鍵尺寸（如刀具的長(zhǎng)度和直徑）。Nuccitelli說(shuō)，“視覺(jué)檢測(cè)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(kāi)發(fā)了幾種用于刀具檢測(cè)和評(píng)定的儀器。其中包括外形緊湊、采用非接觸式測(cè)量的NC4型刀具預(yù)調(diào)及刀具破損檢測(cè)儀。該型號(hào)采用了分離的發(fā)射器和接收器，可測(cè)范圍達(dá)30mm×50mm，刀具直徑最小可到0.2mm，還可以檢測(cè)小至0.1mm的刀具破損。

　　NC1型的發(fā)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(cè)量光束可長(zhǎng)達(dá)2m。NC3型的測(cè)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(cè)系統(tǒng)將激光光源和檢測(cè)電子裝置集成在同一個(gè)單元中，其測(cè)量范圍為83mm×38mm×73mm，主要用于檢測(cè)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(cè)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(cè)量光束的旋轉(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(wú)規(guī)律反射光圖案。