[其他]刀具接触探测系统的参考基准

说明书

此发明是关于一般闭环数控机床，特别是关于刀具接触探测器的量规问题。

以前工艺的描述

自动精密加工技术现在正迅速发展，完全依赖手工操作的系统已大量地被具有通用性的数控加工系统代替。尽管在这些自动系统中材料的切削和其它加工是自动进行的，但还需要大量的手工操作，这主要是由于要测量已加工好工件的尺寸和根据通常存在的数控刀具偏差作刀具调整。这些手工测量和刀具调整要考虑许多因素，例如：刀具的磨损;刀具的重新定位和刀具更换;以及由于发热，承受重载等原因造成刀具、工件和加工机械本身尺寸变化等。

举例来说，在数控车床上进行最典型的加工，有些调整即刀具偏差必须由操作者在开始加工某一工件时进行人工修正。开始加工前，操作者必需将刀具移到设定位表面，通过人工测量刀具和基准面间的距离，从而确定刀具位置。这通常用垫片或类似材料进行，这些测量构成人工确定刀具偏差的依据。当车床带有一个多刀刀架时，对于每个车刀，机床的每个运动轴都要进行这种操作。在进行特殊的工件表面最后定形切削前，用手持卡尺对半成品的各表面尺寸进行测量。使操作者决定最后切削刀具所要求的修正量。最终切削完成后，要用卡尺对工件进行检查，看其尺寸是否与所要求的尺寸相一致。

上述各种操作的每个步骤都是十分费时的，其所花费的时间占生产某个工件所花时间的绝大部分。这就限制了机床的生产能力。考虑到当前车床、铣床（加工中心）的日加工工时价格，任何机床能力的降低都会在经济方面带来重大影响。更重要的是，所有这些手工操作使加工过程易受人本身错误动作的影响。

根据以上介绍，解决所存在问题的办法就是手动测量和刀具调整的自动化，即采用计算机控制的数控系统。在这种数控系统中，计算机置于远离数控单元，也可装在数控单元上，如采用微处理机。另外，遥控数控单元可自带计算能力也可以连接数控单元。一个计算机数控（CNC）系统可以存贮整个程序，在任何时刻调用，编辑（例如增删某些程序块）进行偏差计算和其它运算，而不象一般数控（NC）系统，要输入贮存在象磁带一类存贮器上的连续数据块。

尽管在精加工领域发展阶段，全自动系统还没有被广泛采用，到目前为止已进行了大量开发工作，但大多数只限于某些特定的情况，重复执行单一的加工操作。现已有人在机床床身上或在一个必要时可以移去的枢轴臂上安装一个接触触发探测器，刀具的位置可以用探测器为基准，通过记录刀具和探测器相接触时刀具的位置进行修正。根据观测到的程序给定位置和实际位置之差决定偏差补偿量，并将其存于数控装置的有关单元中，偏差量补偿了程序接触位置和实际接触位置的差值。

具有上述特性的系统及方法发表在美国专利No4，382，215中，题目为《精密加工系统与方法》1983、5、3由Allan.R.Barlow和Willian.A.Hunter发布，并授予该申请的受让人。如Barlow，et    al专利中所解释的那样，在刀具架上安装一个接触触发探测器或敏感元件。后一探测器首先以基准面为标准进行标定，之后用来标定刀具感应探头。只有与刀具感应探头相接触时，所选刀具的切削刃才被标定完毕。根据以上操作结果确定刀具偏差的初始修正值，并将其存贮在数控装置的有关存贮单元中。加工开始后，再次标定元件感应探头，用它探测工件的加工表面。由此得到的数据决定最后切削所需的修正量。之后，探测切削平面，检查工件实际尺寸与给定值是否一致。尽管接触触发探测器的结构简单，它必须有特定的结构，以保证能够探测到一系列另件。在某些专营商店可以买到作为商品出售的探头。注意探头易于破碎，而且探头至少占用刀架上的一个刀具位置，例如六角车床，所以不能满足所有切削。