应用刀具设定仪来提高产品质量

在应用数控机床进行生产制造产品零件的工艺过程中，影响零件质量的因素很多，其中，刀具参数的准确设置，一直以来却很少得到重视，而要将工件加工到工艺要求的尺寸范围并满足形位公差要求，准确设置刀具参数则是基本的要求之一。

机内对刀方式是利用设置在机床工作台面上的测量装置（刀具设定仪），对刀库中的刀具按设定程序进行测量，然后与参考位置或标准刀进行比较得到刀具的长度或直径并自动更新到相应 NC 刀具参数表中。利用刀具设定仪进行机内对刀主要优点是精确、自动、实时，对操作者没有技术要求；缺点是需要单独配置对刀测头。

机内刀具设定仪的分类和应用范围

机内刀具设定仪一般由传感器、信号接口以及对刀宏程序软件组成。按照传感器工作方式，机内刀具设定仪可以分为接触式刀具设定仪和激光刀具设定仪两类。其中接触式刀具设定仪自身的重复测量精度为1μm，又可以根据刀具设定仪信号传输方式的不同进一步细分为以下几类。

（1）电缆式刀具设定仪

电缆式刀具设定仪由于不需要对刀信号的转换部件而有最佳的单件性价比，因此在工作中最为常见，但是其缺点是有电缆线的拖曳，限制了该对其应用场合，大多适用于中小规格的三轴铣床 / 加工中心。

（2）红外线式刀具设定仪

红外线式刀具设定仪的信号传输范围一般在 6m 以内。其优点是采用编码的 HDR( 高速数据传输 ) 红外技术，从而避免了电缆拖曳带来的不便和潜在的不安全因素，对刀后可以随时从工作台面取下不占用加工空间，并且可以多台机床共用 1 台刀具设定仪，从而可以降低综合成本。其缺点是在小型加工中心上使用时性价比不高。由其特点决定，该类刀具设定仪多用于中型机床以及大型的数控立车等。

（3）无线电式刀具设定仪

无线电式刀具设定仪的无线电信号传输范围一般在 10m 以上。其优点是无线电信号传输范围大并且不易受到环境影响，对刀后可以随时从工作台面取下不占用加工空间，并且可以多台机床共用 1 台刀具设定仪，从而可以降低综合成本。该类刀具设定仪多用于大型 / 重型 / 机床。

（4）激光刀具设定仪

该产品的基本原理为采用聚焦激光光束为触发媒介，当激光光束被旋转的刀具遮蔽时产生触发信号。激光刀具设定仪采用非接触测量，在对刀时没有接触力，可对极细小的刀具进行测量而不用担心由于接触力导致细小刀具折损，如LTS35.60 可以测量的刀具直径可小至 0.008mm，自身重复测量精度达到0.2μm。同时，由于测量时，刀具以加工速度高速旋转，所以测量状态几乎完全等同于实际加工状态，提高了对刀的实用精度。由于采用激光技术，该刀具设定仪可以对刀具外形进行扫描而测量刀具的轮廓，并可以对多刃刀具的单个刀刃进行破损监测。其主要缺点是结构复杂，需要额外高质量气源对内部结构进行保护，造价较高，主要适用于高速加工中心。

机内刀具设定仪的常见功能和优势

（1）刀具长度 / 直径的自动测量和参数更新：刀具在转动时进行长度 / 直径的动态测量；同时，可以随时进行刀具参数的自动测量，从而极大消除了由于机床热变形引起的刀具参数的“改变”；测量结果自动更新到相应刀具的参数表中。

（2）刀具磨损 / 破损的自动监控：使用机内刀具设定仪可以在刀具加工完毕后放回刀库前，自动对刀具长度进行一次测量，若发生正常磨损时可以自动将磨损数值更新到刀损参数中，若发生超长磨损可以当作刀具破损（折断）从而选择更换新刀进行下一个工件的加工或者自动停机报警提示操作者进行刀具更换。

（3）机床热变形的自动补偿：使用机内刀具设定仪后，可以在加工前或者加工过程中随时对刀具参数进行自动测量和更新，每次测量都是在当前机床热变形的状态下进行的刀具设置。

（4）刀具轮廓的测量和监控：在一些特殊加工中，如成型刀，使用机内激光刀具设定仪可随时利用激光光束扫描测量或监控刀具轮廓，并根据需要进行相应参数的自动更新，保证工件最终精度。