采用激光對刀具進行無接觸和高精密的測量
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刀具和刀片的小型化，加工轉(zhuǎn)速的不斷提高，涂層的接觸敏感性越來越強，所有這些都是刀具調(diào)節(jié)所面臨的日益增長的挑戰(zhàn)。因此，在微型加工設(shè)備上幾乎只使用無接觸式的激光測量系統(tǒng)。唯有采用這種激光測量系統(tǒng)，方可對所有影響因素進行收集和補償。在正確選擇測量系統(tǒng)時，重要的一點便是要在加工中心的粗劣的條件下實現(xiàn)盡可能高的絕對精度。
絕對精度至關(guān)重要
激光測量系統(tǒng)的精度一方面可由開關(guān)點重復精度加以描述，另一方面也可以通過絕對測量精度得到體現(xiàn)。對于用戶來說，后者尤為重要，這是因為絕對測量精度可以表明刀具測量結(jié)果的精確程度。系統(tǒng)的功能原理可以說明究竟：簡單地說，激光測量系統(tǒng)就是一種高精度的光柵。當旋轉(zhuǎn)著的刀具打斷光束時，在一定百分比的陰影度下便會生成一個開關(guān)信號并傳遞到控制系統(tǒng)里，由此測得軸的位置。集成在設(shè)備控制系統(tǒng)里的標準軟件采用測量數(shù)據(jù)和參照數(shù)值對刀具長度和刀具半徑進行計算并自動把數(shù)值輸入到刀具儲庫里。
如果所測得的各個刀具的特性非常不同（如直徑、形狀、切割半徑），則會因系統(tǒng)陰影狀況不同而出現(xiàn)精度偏差。在測量較小刀具時，刀片的幾何外形首先會對測量結(jié)果造成影響。不同的刀片外形會不同深度地進入光束，直至達到一定比例的陰影。由此各刀具將會出現(xiàn)一種系統(tǒng)陰影誤差；光束直徑與刀片半徑的比例越大，則陰影誤差就越小。根據(jù)這種關(guān)系，光束直徑大，則陰影誤差也大。對于加工作業(yè)來說，這就意味著在使用各種不同的刀具時，工件上的尺寸偏差也就會產(chǎn)生。這是因為較小的刀具與較大的刀具相比，會被測出長度過大。
對于用戶來說，絕對精度是一個決定性的標志。Laser-Control Nano NT型測量系統(tǒng)在測量相近特征的刀具時，可以達到±0.5μm的精度
為了實現(xiàn)此目標，Blum-Novotest公司的激光測量系統(tǒng)就采用了高精度光學裝置（以對激光光束進行聚焦）和高檔激光二極管。由此可以生成極薄和強度極勻質(zhì)的光束，從而達到最好的精度。此外，這種系統(tǒng)還擁有已獲得專利的NT技術(shù)，當最長刀片離開光束之后，微型處理器才會生成開關(guān)信號。針對特殊場合，儀器可以配備高端元件。
切削作業(yè)中最終具有說服力的因素便是所達到的工件精度。對此會有很多影響因素。設(shè)備和環(huán)境溫度的變化，刀具的磨損情況和因轉(zhuǎn)速所限的主軸長度變化等，這些因素都會在0.01mm范圍內(nèi)對加工結(jié)果造成影響。在采用諸如Blum-Novotest公司的激光測量系統(tǒng)和在正常工作轉(zhuǎn)速以及通過定時校準的情況下，所有這些因素都可以比較容易得到把握。如果加工設(shè)備無法提供相應的定位精度，則最精確的激光測量系統(tǒng)也會遭遇其測量極限。因此，Blum公司提供自行研發(fā)的工藝和技術(shù)方案。這種技術(shù)可以測定加工設(shè)備在工件上的精度并對激光測量系統(tǒng)的很高的絕對精度作出驗證。
圖1 沿著X軸線軌跡先作階梯外形曲線的銑削。每個階梯的高度差為1μm
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