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刀具檢測儀器使用的測頭分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式測頭通過(guò)探針與刀具或工件接觸而獲取數據。非接觸式測頭則是利用光束（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)獲取數據。
為了保護基于激光測頭的測量?jì)x器在加工現場(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。當需要進(jìn)行測量時(shí)，該容器的窗口就會(huì )打開(kāi)。在激光進(jìn)行掃描測量的同時(shí)，一股氣流可將切屑和冷卻液吹開(kāi)。掃描測量完成后，容器窗口就會(huì )關(guān)閉。
接觸式測頭適用于許多加工場(chǎng)合，但也具有以下局限性：
①有些接觸式測頭在測量時(shí)，要求機床主軸停轉，因此無(wú)法進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測；
②接觸式測頭能夠檢測的特征參數有限（主要是刀具直徑）；
③必須考慮夾持問(wèn)題，因此接觸式測頭很難避免與工件發(fā)生接觸；
④接觸式測頭不能檢測非常柔軟的工件；
⑤用接觸式測頭檢測刀具破損非常有效，但如果需要測量絲錐上的排屑槽之類(lèi)的誤差，接觸式測頭就有些力不從心。
測頭既可以由外部電纜線(xiàn)供電，也可以使用電池。在走線(xiàn)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(xiàn)發(fā)射裝置時(shí)，很重要的一點(diǎn)是背景信號不能與刀具傳感器發(fā)出的信號發(fā)生干涉。
由M&H Inprocess USA公司提供的35.40-TS對刀儀僅用于測量刀具的長(cháng)度和直徑，它可以安裝在一個(gè)與機床工作臺相配合的載物臺上。為了測量刀具長(cháng)度，機床主軸將對刀儀提升到靠近刀具的位置，然后由測頭對刀具進(jìn)行掃描測量，并將尺寸數據發(fā)送到接收器中。
帕萊克（Parlec）公司的刀具檢測儀可實(shí)現對刀具的初始檢測。它用一個(gè)高分辨率的視頻攝像機對刀具進(jìn)行掃描，照明的強度和方向可以根據被測刀具的需要進(jìn)行調節。這種儀器還可以在加工過(guò)程中監測刀具的磨損和破損。
據帕萊克公司刀具檢測系統產(chǎn)品經(jīng)理Chris Nuccitelli介紹，儀器的放大倍數達50倍，可以檢測小到0.0025mm的刀具。攝像機可將掃描圖像輸入計算機或顯示在技術(shù)人員的屏幕上，進(jìn)行誤差評定。通過(guò)編程，攝像機還可以測量和報告一些特定的關(guān)鍵尺寸（如刀具的長(cháng)度和直徑）。Nuccitelli說(shuō)，“視覺(jué)檢測還包括檢查刀具的幾何形狀、磨損狀況和裂紋。此外，某些數據（如磨損補償量或刀具偏置量）可以直接傳送到機床控制系統，加工程序即可根據需要進(jìn)行尺寸補償。”
雷尼紹（Renishaw）公司開(kāi)發(fā)了幾種用于刀具檢測和評定的儀器。其中包括外形緊湊、采用非接觸式測量的NC4型刀具預調及刀具破損檢測儀。該型號采用了分離的發(fā)射器和接收器，可測范圍達30mm×50mm，刀具直徑最小可到0.2mm，還可以檢測小至0.1mm的刀具破損。
NC1型的發(fā)射器和接收器既可以預裝在同一個(gè)單元中，也可以作為單獨的模塊供貨，其測量光束可長(cháng)達2m。NC3型的測量范圍達到135mm×26mm×77mm，主要用于小型加工中心和高速切削機床。
TRS2型刀具破損檢測系統將激光光源和檢測電子裝置集成在同一個(gè)單元中，其測量范圍為83mm×38mm×73mm，主要用于檢測整體式旋轉刀具，包括鉆頭、絲錐、鉸刀、槽鉆、標準和球頭立銑刀，以及小至0.2mm的槍鉆。激光系統的檢測范圍可達0.3～2.0m。
利用Toolwise編程，TRS2能夠識別完好的刀具和破損的刀具。它可以分析進(jìn)入測量光束的旋轉刀具所產(chǎn)生的反射光圖案，以及由冷卻液或切屑產(chǎn)生的無(wú)規律反射光圖案。當刀具旋轉時(shí)，刀具切削刃產(chǎn)生的反射光圖案有一定的規律，而切屑和冷卻液產(chǎn)生的圖案則是隨機混亂的。一種具有重復性的圖案代表完好的刀具，而不重復的圖案則表明刀具已經(jīng)破損。
無(wú)線(xiàn)雙測頭系統將工件安裝與測量功能與對刀和刀具破損檢測功能集成到一起。這種無(wú)線(xiàn)對刀儀特別適用于具有雙托盤(pán)或雙旋轉工作臺的加工機床。其光學(xué)發(fā)射系統的設計可以避免發(fā)生光干涉。
雷尼紹測頭被安放在機床刀庫里，并被編入工件加工程序中。自動(dòng)換刀機械手可將測頭從刀庫中取出并裝到主軸上，用于確定工件的安裝位置，在加工過(guò)程中進(jìn)行測量和補償，以及當加工工藝、軸系和工件的加工面發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)重設機床的坐標系。測頭的360°紅外光學(xué)反射系統使其可在主軸處于任意方位時(shí)都能正常工作。
馬坡斯公司（Marposs Corp.）的Mida分部為銑削機床分別開(kāi)發(fā)了接觸式（觸碰）和非接觸式（激光）刀具測量?jì)x器。Mida產(chǎn)品經(jīng)理Sharad Mundra表示，“接觸式對刀儀僅限于測量刀具長(cháng)度和檢查刀具破損，以及對刀具直徑進(jìn)行粗略估計，因為它是在違禁詞400r/min的轉速下對刀具進(jìn)行測量。測量過(guò)程比較慢，因為控制器必須將讀數值與標準值進(jìn)行比較。不過(guò)，與非接觸式激光測量系統相比，這種接觸式對刀儀價(jià)格更低廉，其測量刀具長(cháng)度的重復性精度可達1μm，而且流動(dòng)的冷卻液和飛濺的切屑都不會(huì )對測量造成影響。”
Mida光學(xué)雙測頭系統是一種無(wú)線(xiàn)系統，它有一個(gè)簡(jiǎn)潔的接收器界面（ORI），對刀測頭和檢測工件用測頭均可共用這一無(wú)線(xiàn)界面。這種設計可以簡(jiǎn)化測量過(guò)程，尤其是在連接電纜線(xiàn)和視線(xiàn)觀(guān)察存在困難的情況下（如安裝在帶旋轉工作臺、雙托盤(pán)的機床以及多軸機床上使用時(shí)）。該測頭系統可以測量刀具的長(cháng)度和直徑，檢查刀具的破損，在切削前檢測工件安裝情況，然后在切削后檢測工件尺寸，以校驗切削操作。
Mundra解釋說(shuō)，“非接觸激光測頭系統（如Mida Laser 75P）測量速度更快，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量以及檢測徑跳誤差和刀具磨損。由于該系統的測量點(diǎn)可小至20μm，因此能夠評定刀具的切削刃磨損。通過(guò)軟件編程，先進(jìn)的激光測量系統可以對掃描讀數值進(jìn)行評定，準確分辨出由切削環(huán)境中的冷卻液產(chǎn)生的折射光與由實(shí)際刀具產(chǎn)生的反射光，并過(guò)濾掉錯誤的觸發(fā)信號以及由冷卻液的飛濺、霧化和殘留液滴產(chǎn)生的讀數值。”
加工循環(huán)時(shí)間越來(lái)越長(cháng)已經(jīng)成為一種趨勢，對于模具制造商來(lái)說(shuō)尤其如此。Mida的一種刀具檢測儀可在加工過(guò)程中實(shí)時(shí)監測刀具的磨損情況，并在必要時(shí)通過(guò)改變偏置量，對刀具磨損進(jìn)行補償。如果發(fā)現刀具已經(jīng)磨鈍，則可換用備用刀具，以保證加工可在無(wú)人值守情況下連續進(jìn)行。#p#分頁(yè)標題#e#
對于車(chē)削加工，則需要采用分離型的刀具檢測儀，這主要是因為車(chē)刀切削時(shí)不旋轉。此類(lèi)測頭采用接觸測量方式，有手動(dòng)測量和自動(dòng)測量?jì)煞N型號。為了實(shí)現“首件合格”的目標，采用“先試切再調整”的方法已很不方便。替代方法是在加工循環(huán)開(kāi)始之前，用檢測儀或對刀儀對加工所用刀具進(jìn)行測量，對照編程理想位置檢查刀具的實(shí)際位置，并據此預調刀具位置。在加工過(guò)程中，測量系統可對刀具位置進(jìn)行修改，以補償刀具磨損和熱漂移，以及監測刀具偏移量。
馬坡斯公司的Mida三維形狀檢測儀（Mida 3-D Shape Inspector）軟件是一種基于CAD的測量程序，它可以將加工機床轉化為一臺虛擬坐標測量機。它可以使用測頭傳感器檢測工件和刀具。用戶(hù)可在離線(xiàn)狀態(tài)下為所有需要觸測的點(diǎn)位生成G碼，并將生成的G碼輸入機床控制系統，并運行測量程序。然后，將測頭獲得的觸測數據傳回三維形狀檢測儀軟件中，生成檢測報告，或對刀具和工件進(jìn)行所需要的偏置調整。
Blum激光測量技術(shù)公司（Blum Laser Measurement Technology Inc.）可提供多種接觸式和非接觸式刀具測量?jì)x，但其主打產(chǎn)品是用于動(dòng)態(tài)檢測的非接觸式激光測量裝置。Blum公司總經(jīng)理Paul D. Meinhardt解釋說(shuō)，這種激光測量裝置非常適合用于生產(chǎn)現場(chǎng)，它可以測量刀具的長(cháng)度和直徑，確定刀具是否破損或缺失，還能檢查刀具切削刃的質(zhì)量和磨損狀態(tài)，這種功能對于模具銑削和無(wú)人值守加工尤其重要。在這些加工中，由于刀具需要在無(wú)人值守情況下長(cháng)時(shí)間工作，因此掌握其磨損狀態(tài)至關(guān)重要。
這種激光測量裝置通常是作為隨機設備安裝在加工機床上，因此必須能夠承受冷卻液和切屑的干擾影響。Meinhardt說(shuō)，“在切削加工開(kāi)始之前檢查刀具的徑跳十分重要。例如，如果在換刀時(shí)有切屑混入了刀柄之中，鉸刀就會(huì )變得像鏜刀一樣。”
每種激光測量系統都有自己的校準刀具（裝在熱裝刀柄中）。校準在需要時(shí)進(jìn)行，只需15秒鐘即可完成。測量系統的精度取決于激光的聚焦能力。絕對精度（刀具到刀具）取決于激光束焦點(diǎn)光斑的大小，光斑直徑越小，絕對精度就越高。Blum激光測量裝置能夠測量小到0.005mm的刀具。有些機床上需要安裝一種分束激光測量系統，其測量距離可達203cm，采用一種特定的聚焦光束，可以測量直徑小至1mm的刀具。
有些Blum激光測量?jì)x可與生產(chǎn)設備上配備的Caron Engineering公司的測量裝置一起使用。它們安裝在機床上，能夠監測主軸或驅動(dòng)電機驅動(dòng)功率的變化，任何功率變化都可能預示著(zhù)出現了問(wèn)題。當驅動(dòng)功率高于正常水平時(shí)，可能意味著(zhù)刀具正在磨損；如果驅動(dòng)功率下降，則可能表示刀具已破損失效。然后監測裝置及時(shí)向機床發(fā)出信號，在刀具或工件損壞之前采取相應的動(dòng)作。該裝置還可以檢測出定位電機的功率失常。
海克斯康測量集團旗下的M&H測量系統公司（M&H Probing Systems）提供了三種類(lèi)型的在機式對刀測量?jì)x：①手動(dòng)安裝型：可測量刀具的長(cháng)度或直徑；②“拾取”型：存放在機床刀庫中，使用時(shí)可自動(dòng)/手動(dòng)從刀庫中取出，用于測量刀具長(cháng)度和直徑，可以安裝在機床工作臺邊緣不擋道的任意位置，不使用時(shí)也可以完全取下；③長(cháng)度型：只能測量刀具長(cháng)度。
一個(gè)電池供電的開(kāi)關(guān)式觸發(fā)測頭對刀具進(jìn)行測量，并將測量數據從測頭傳送到接收器中。在三軸加工機床上（或從測頭到接收器光路無(wú)遮擋的場(chǎng)合），可使用紅外線(xiàn)進(jìn)行數據傳輸。如果從測頭到接收器光路被遮擋，則可利用無(wú)線(xiàn)射頻（RF）信號傳送數據。
Tool-Probing System刀具測量系統具有以下功能：①刀具測量；②機床精度檢定；③安裝調整檢查；④偏置檢查；⑤有些測頭可為工件的檢測提供數據；⑥加工過(guò)程開(kāi)始前的安裝調整檢查；⑦在加工過(guò)程中檢測公差；⑧在加工過(guò)程完成后確定工件尺寸。
刀具測量?jì)x器制造商宣稱(chēng)，使用此類(lèi)儀器可以縮短安裝調整時(shí)間和提高刀具夾持精度。對工件的夾持狀態(tài)無(wú)需進(jìn)行太多測量。測頭啟動(dòng)后，自動(dòng)記錄與工件的接觸。根據該數據點(diǎn)，機床控制系統就能計算出工件相對于刀具刀尖的精確位置，并開(kāi)始加工流程。
大型刀具也需要加以關(guān)注。馬爾聯(lián)邦公司（Mahr Federal）的Accura測量系統采用了機械測頭與光學(xué)測頭相結合的方式。光學(xué)測頭用于測量刀具的外形輪廓，確定其相對于公稱(chēng)輪廓和刀柄的位置誤差。其他測量項目包括徑向跳動(dòng)、刀具的前角和后角等
L. S. Starrett公司的HE400光學(xué)比較儀可以對刀具的切削刃進(jìn)行放大檢測，其分辨率可達0.0013mm。該儀器可在刀具使用前或加工過(guò)程中換刀時(shí)確定刀具的尺寸
在購買(mǎi)測頭時(shí)，需要慎重考慮以下問(wèn)題：①你希望使用接觸式還是非接觸式測頭？②該測頭對溫度是否敏感？③該測頭如何校準，校準成本如何？④該測頭的最小可測尺寸是多少？⑤你希望采用無(wú)線(xiàn)測量系統嗎？⑥該測頭是用于在機測量還是機外測量？⑦該測頭用于檢測哪些刀具參數（直徑、長(cháng)度、刃口磨損、裂紋等）？⑧該測頭是在加工前、加工中或（和）加工后使用？⑨該測頭適用于常規的機床刀庫嗎？
