激光对刀基础非接触对刀系统

激光对刀基础非接触对刀系统

在非接触刀系统中，不仅可以安装在桌子的工作台上，还可以安装在桌子的两侧，使激光束通过整个工作区域，使指针发芽系统的光强度降低，并产生触发信号以记录当前床上的位置，以确定刀的尺寸。如果测量的刀体非常损坏，请确认测量的刀体正在高速移动。当光到达接受器时，刀尖会损坏。非接触对刀的好处是:●快速对刀—刀具可快速移进激光束,不会损坏;●可按正常主轴工作转速对刀,检出径跳和串动;●可检测非常细小和脆性的刀具,而不必担心损坏;●可快速检测刀具破损,用极少时间就增强了无人加工的信心;●可检测多刃刀具每一个切削刃是否破损;●在机对刀自动输入刀偏,避免了操作者人为错误,另外还能监测和补偿机床主轴的热变形。影响性能、灵活性和可靠性的关键因素激光对刀系统的优点非常具有吸引力,但什么是影响性能的关键因素呢?●光路——光学元件和小孔孔形状影响了光线上不同点的测量性能。●加工时的保护——加工环境是恶劣的,光学系统必须保持干净不被损坏,保证性能。●测量时的保护——测量时必须能不受冷却液和粉尘的干扰,不失精度。1.光路第一代对刀测头采用聚焦设计,从激光源发出的相干但发散的光束通过一个镜头,聚焦到发射器和接受器中的某一点,光线通过一个大的光孔(见图1)。相应地,光孔尺寸的限制和发射器与接受器之间分离导致了光束不能很好地聚焦到单一点。事实上,聚焦点附近的激光束可以用来检测小的刀具,虽然此能力随着发射器和接受器之间距离加大而减少。从雷尼绍观点来看,这种类型系统的主要缺点是缺少灵活性——它只能在聚焦点处进行测量,因为其它地方的光线形状和尺寸未知,这意味着测量前刀具必须移动到此位置,这就增加了测量时间,特别是在大型机床上尤为突出。另一点要说明的是到达接受器的光点必须准确的在光孔中心,以得到所需光线,任何微小的不对中都会引起系统不工作,这就使初始安装和调整维护周期很长。相比之下,雷尼绍的激光对刀测头从激光源发出的光束通过一个镜头和二个微孔,提供了非常细的平行光(见图2)。发射器上的微孔(MicroholeTM)决定了射出光线的形状和尺寸,它在全长上有轻微的发散,第二个微孔(MicroholeTM)调节了到达接受器的光线,这细小的光束(整个发射光束的一小部分)是有效的测量光束。对所有系统,高精度对刀只能初始标定后在相同检测状况(进给、转速、光束上位置)下得到,因而普通的系统只能在聚焦点处才有重复精度,而雷尼绍的对刀系统在光线全长上提供了重复测量精度,在发射器和接受器分离很远情况下,根据加工中需要,选择最近的测量点可节省可贵的循环时间。安装和重新调整也很方便,因为到达接受器的光点位置不需和微孔(MicroholeTM)非常同心即可获得足够光强。2.防护加工中心内部的环境极其恶劣,冷却液、切屑、粉尘弥漫于整个机床空间,并附着在机内任何物体的表面,饱和的冷却液雾气可以很快地依附于暴露的光学元件表面上,无论怎样的设计,激光对刀系统需要清洁的光学元件和未被阻挡的光路使之重复工作。因此环境防护设计是一个关键的条件。第一代技术常规的系统依赖于机械光闸保持光学元件清洁,结合测量前用压缩空气吹光孔(图3a,b,c),机械光闸装在独立模块中,由M指令或机床I/O信号驱动电磁阀使压缩空气工作。加工时,光闸靠弹簧关上,连续的气流通过狭缝围绕着光闸吹气,当光闸开启时,压缩空气冲出光孔被释放,清理碎屑和液滴(图3b)。尽管靠压缩空气吹气和打开光闸时冲出的空气来防护,根据雷尼绍的经验,在许多机床上这样的系统仍可因为冷却液进入或密封失效,光闸不能运动,系统不工作,需要定期清理。这引起了操作者关注程度的增加,降低了生产率。此外,在复杂的安装中需要额外的气和电的连接。雷尼绍的观点是,这种设计防护最脆弱的时候是在系统测量时,为了得到高精度,激光束不受空气扰动是重要的,空气的流动使温度发生变化,影响空气的折射率,进而影响激光束的方向。即使空气扰动不作为问题,大光孔使得保护光学元件需要更多的气流,增加了操作成本。一旦常规对刀测头开始测量,由M指令控制停止吹气(见图3c),没有保护气流,装置内就无正压,而大的光孔使发射器和接受器处于裸露状态,很容易被旋转刀具上飞出的冷却液和铁屑损坏,并且冷却液也容易凝结在镜头上。新的微孔(MicroholeTM)系统提供100%防护雷尼绍的微孔(MicroholeTM)专利技术应用了根本不同的方法,避免采用运动部件,因为运动部件易于被弄脏,引起密封失效,甚至锁死,所以雷尼绍对刀测头不使用机械光闸,随之带来的好处是,不用光闸模块、电磁阀、M指令。气流通过比常规系统小得多的光孔提供保护(见图4)。微孔(MicroholeTM)的小直径使气流达到250m/s速度射出,这个流量足以在加工中对系统进行防护,即使在有高压冷却系统的机床上也一样。尽管压缩空气的速度很高,但和常规系统比,耗气量却很低,图5展示了防护系统即使在装置完全被浸泡时也能起作用。关键的一点是在整个测量过程中,气流都存在,使防护一直保持同一等级,从刀上飞出或从机床防护罩上落下的冷却液滴不会进入对刀装置中,装置内一直保持正压,冷却液雾气没机会接触镜头而阻挡光束。为避免气流对测量精度的影响,气流和光束成一定角度(见图4)。常规系统上附加的光闸模块使之比起用微孔(MicroholeTM)防护系统的装置尺寸大,这在小型固定系统或在有限空间安装分离系统时是非常关键的,光学部件和外面光孔间要放置光闸而加大了尺寸,使常规的分离装置调整时对角度是否对正更敏感。微孔(MicroholeTM)技术具有许多优点:●单一气路,无需额外M指令,安装简单●小的安装底板使之能在空间有限的机床上安装●调整简单,节省安装时间,减少维护的停机时间检测方法刀具破损检测对精度的要求不像测量时那样高,但时间是重要的,任何能缩短几秒钟节拍的技术对制造厂都有价值,因此对激光刀具破损检测系统的需求就是要在加工刚完的条件下立刻进行检测。雷尼绍的常开设计意味着不需要浪费时间打开电源,稳定激光器,驱动光闸,系统不需任何延时即可进行刀具破损检测。另一个重要因素是冷却液,在大多数机床运动中,冷却液都将延时几秒才被关断,常规系统很容易被大的高能量颗粒和飞沫通过大光孔进入而损坏,雷尼绍的微孔(MicroholeTM)设计保证冷却液不会对系统造成影响。结论激光对刀系统与接触对刀和脱机对刀仪相比,为制造厂商提供了快速、准确和灵活的控制刀具尺寸、增加机床自动化的方法。然而,机床的环境和激光对环境的敏感性使之受到挑战,使我们必须重视这些装