数控机床刀具及工件测头的应用

优胜编程龚老师

数控机床刀具及工件测头的应用：



在数控机床上使用工件及对刀测头进行自动测量，可方便工件的安装调整，简化工装夹具，降低费用，大大缩短机床辅助时间，提高生产效率，同时又可改善数控机床性能，延长机床的精度保持时

间，使得数控机床既是加工设备，又具备某些测量功能。  

机床测头可安装在数控车床、加工中心、数控磨床等大多数数控机床上。  

雷尼绍的机床测头按功能分类，可分为工件检测测头和刀具测头；按信号传输方式分类，则可分为硬线连接式、感应式、光学式和无线电式四种方式。用户可根据机床的具体型号选择合适的配置。
在数控加工过程中，有1/3的时间被工件的装夹找正及刀具尺寸的测量所占去。在传统的工件装夹过程中，操作者采用百分表及芯棒找出基准的位置，然后手工把有关数据输入到数控系统里，以设定

工件的坐标系。采用工件测头系统，可在机床上快速、准确测量工件的位置，直接把测量结果反馈到数控系统中修正机床的工件坐标系。若机床具有数控转台，还可由测头自动找正工件基准面，自

动完成诸如基面的调整，工件坐标系的设定等工作。在批量插补加工过程中，还可利用测头自动测量工件的尺寸精度，根据测量结果自动修正刀具的偏置量，补偿刀具的磨损，以保证工件的尺寸精

度及精度的一致性，这种机内测量方法，还可避免把工件搬至测量机上测量所带来的二次装夹误差。提高了机床的加工精度及精度保持性，并可延长刀具使用寿命。  

数控车床的刀具测量最常用的办法是试切法；加工中心、数控镗铣床的刀具测量一般采用两种方法：一是采用机外对刀仪测量，二是在机床上用塞尺等手工测量。以上各种方法都需人工介入，测量

效率低，而且还可能带来人为的误差。采用刀具测头，可在机床内快速、准确地测量出刀具的尺寸，自动反馈回数控系统中变成刀偏量。由于整个过程都由测量软件控制自动进行，因此避免了人为

的误差。此外，在批量自动加工过程中，也可根据刀具相邻两次测量的尺寸差异来判断刀具的破损及折断，由程序控制更换相同的刀具进行下一件的加工。
  
在工业发达的国家，机床测头基本上和刀具一样成为数控机床不可缺少的基本备件，在机械制造领域中得到越来越广泛的应用。  

用测头进行自动测量的程序操作很简单，以下为一测量过程的简单介绍：
  
%  
T01 M06  
G43H1Z100.0  
1.G65 P9014 X-10.Y-10.Z-5.F1000  
2.G65 P9012 X0 Y0 S1  
3.G65 P9014 Z10.0  
4.G65 P9014 X286.Y300.  
5.G65 P9014 Z-5.  
6.G65 P9019 D200.T10 M20 H0.05  
7.G65 P9014 Z20.  
8.G65 P9014 Y420.0  
9.G65 P9018 Z5.S1  
G91 G28 Z0.  
M30  

程序中用到了四个子程序，O9014为碰撞保护移动子程序；O9012为外拐角测量子程序，测量结束后自动把拐角位置设为工件坐标系G54的X，Y轴的零点；O9019为内孔测量子程序，根据测量结果将自

动修正第10号刀偏量，测得的尺寸误差储存在第20号刀偏中；O9018为Z向测量子程序，根据测量结果将自动设定工件坐标系G54的Z向零点；  



使用机床测头取得良好效益的用户有很多，下面简介几个国外的应用实例。  

德国Senking－Werke公司  

该公司主要生产大型工业清洗设备，产品尺寸较大，以前是用特制的大卡尺手工进行工件尺寸的检测，需要两个操作者爬到机床工作台上进行，既不准确，也很费时，现在该公司在机床上安装了一

套雷尼绍的MP14测头系统，所有主要尺寸的检测都可由测头在机床上自动进行，每件测量的时间由25min减少到4min，工件的精度也得到了大幅度提高。

英国Abbey Tool & Gauge公司  

该公司主要生产液压马达及伺服阀的部件。该公司的Graham Reid先生介绍说：“我公司最典型的零件是一个液压马达部件，该零件的加工过程是先在Daewoo或Puma公司的车削中心上进行加工，然后

再到Maho的加工中心上进行23个孔的精密加工。以前每个零件的装夹、加工约需几个小时，自从在加工中心上安装了雷尼绍的测头后，该过程仅需10min。”
  
“以前每个工件加工完后都要在三测机上进行检测，而现在我们只是每15件抽检一件，3年中我们已经生产了10万多件这种产品，从没发现废品，三测机也基本闲置下来了。雷尼绍测头给我们充分的

信心来保证产品的尺寸精度。我们已决定要在另一台CINCINNATI的机床上加装测头，同时要求新订购的MIKRON机床上必须配备雷尼绍测头。”