接觸（chù）式對刀儀（yí）的工作原（yuán）理與應用

接觸式對刀儀是機床加工中常用的刀具測量設備，其主要功能是通過接觸（chù）測量獲取刀具的尺寸、位置等關鍵參數，為數（shù）控係統提供刀具（jù）補償數據，從而提高（gāo）加工精度和效率。本文黄片91將詳細介紹接觸式（shì）對（duì）刀儀的基本結構、工作原理以（yǐ）及在實際應用中的注意事項。

一（yī）、接觸式對刀儀（yí）的基本結（jié）構

接觸式對刀儀主要由以下幾個部分組成：

1.測針：測針（zhēn）是（shì）與刀具直（zhí）接接觸的部（bù）件，通常采用硬質合金或陶瓷等（děng）耐磨材料製（zhì）成。測針的形狀根據刀具類型而定，常見的有球（qiú）形針、圓柱形針、圓錐形針等。

2.傳感器（qì）：傳感器是將測（cè）針的機械位移轉換為電信號的核心部件。常（cháng）用的傳感器類型有線性位移傳感器（LVDT）、應（yīng）變電阻傳感器等。當測針與（yǔ）刀具接觸（chù）時（shí），傳感器輸出與位移（yí）量成比（bǐ）例的電壓信號。

3.信號處理電路：信號處理電路對傳感器輸出的模擬信號進行放大、濾波、A/D轉換等處理，得（dé）到數字化的位（wèi）移信（xìn）號。信號處理電路還包括觸發（fā）判別、閾值設置等功能，用於判斷測針是否與刀具接觸並輸出觸發信號。

4.機械結構：機械結（jié）構是支撐和固定測針、傳感器等部件的基礎，通常采用鋁合金或不鏽鋼等材料製成。機械結構的（de）剛性、穩定性直接影響測量精度，因此需要進行精密設計和加工。

5.數（shù）據接口：數據接口用於將對刀儀測量得到的刀具參數傳輸給（gěi）數控係（xì）統，常見的接口類型有（yǒu）RS232、USB、以太網等。部分高端對刀儀還具有無線數據傳輸功能，可實現遠程測（cè）量和監控。

二、接（jiē）觸式對刀（dāo）儀（yí）的工作原理（lǐ）

接觸式對刀儀（yí）的基（jī）本工作過程如下：

1.安裝調整：將對（duì）刀儀安裝到機床（chuáng）的刀架或工作台上，調整測針的位置和（hé）角（jiǎo）度，使其能夠正確接觸到待測刀具。

2.標定對刀儀：在測量前（qián），需要先對對刀儀進行標定（dìng），確定測針的（de）初始位置和觸發（fā）閾（yù）值。標定過程通常采用標準塊或（huò）標準刀具，測量其已知尺寸，並將測量值與實際值進行比對，計算出對刀儀的線性誤差、重複性誤差等參數。

3.測量刀具：啟動對刀程序，數（shù）控係（xì）統控製刀具以設（shè）定的進給速度和方向移動，直至測針（zhēn）接觸到刀具表麵。測針受到接（jiē）觸力的作用產生位移（yí），傳感器將位移量轉換為電壓信號（hào），經過放大、濾波後，與設定的觸（chù）發閾值進行比較。當信號達到或超過閾值時，輸出觸發（fā）信號（hào），數控係統記錄下（xià）當前刀具的坐標位置。

4.計算刀具參數：對刀儀測量多個位置的坐標數據，通過幾何計算得（dé）出刀具的關鍵參數（shù），如刀尖坐標、刀（dāo）具長度、刀具半徑（jìng）等。計算時需要考慮對刀儀（yí）的各項誤差參數，如線性誤差、測針球半徑補償等，以提高（gāo）測量（liàng）精度。

5.傳輸補償數據：將計算（suàn）得到的刀具參數通過數據接口傳輸給數控係統，數控係統根據這（zhè）些（xiē）數據對刀具路徑進行（háng）補償，確保實際加工（gōng）軌跡與編程軌跡（jì）一致。

6.循環測量（liàng）：對刀儀可設定測量（liàng）周期，定（dìng）期對刀具進行測量和補償（cháng），以減小刀具磨（mó）損、熱變形等因素引起的加工誤差。

三、接觸式對刀儀的應用注意事項

1.測針球尺寸的選（xuǎn）擇：測針球直徑需要（yào）根據刀具的結構特（tè）點和所需測量精度來（lái）選擇。直徑過大會影響測量精度，過小則易引起測針變形或損壞。通常可選擇Φ2~Φ10mm的測針球（qiú）。

2.測針材料的（de）選擇：測針材料需要具有高硬度、耐磨性、化學穩定（dìng）性等特點。常用的材料有硬（yìng）質合金、氧（yǎng）化鋯陶瓷、人造紅（hóng）寶石等。其中硬質合金材料性價比（bǐ）較高，適（shì）用於一般精度要求；陶（táo）瓷類（lèi）材料硬度更（gèng）高，測量精度可達1μm以內；紅（hóng）寶石材料化學性能穩（wěn）定，可用於腐蝕性環境中。

3.接觸力的控製：測針與刀具的接觸力會影響測（cè）量精度和測針壽命。接觸力過（guò）大易引起測針變形或刀（dāo）具表麵損（sǔn）傷；接（jiē）觸力過小則難以保證測量重複性（xìng）。因此需要合理設置（zhì）彈簧預緊力（lì）和觸發閾值，控製接觸力在0.1~1N的範圍內。

4.測量速度的選擇：測量速度即刀具進（jìn）給速度，其選擇需要權（quán）衡測（cè）量效率和精度。速度過高（gāo）會增大慣性衝擊，引起測（cè）針振動和過衝，降低測（cè）量精度（dù）；速度過低則影響生產節拍，降低效率。通常可（kě）選擇10~500mm/min的測量速度（dù）。

5.環境（jìng）溫度的控製：環境溫度變（biàn）化會引起對刀儀和刀具的熱變形，影響測量（liàng）精度。因此需要對測（cè）量環境進（jìn）行（háng）恒溫控製，溫度波動應控製（zhì）在±2℃以內。同（tóng）時，測量前需要預（yù）留一定的熱平（píng）衡（héng）時間，使對刀儀與環境溫度充分穩定。

6.測（cè）頭保護與（yǔ）維（wéi）護：測頭是對刀儀最易損壞的（de）部件，使用中應注意防止碰撞和過載。測量前需要對測頭表麵（miàn）進行清潔，避免油汙和（hé）雜物影響接觸狀態。定期檢查測頭球的磨損情況，超過（guò）磨損限值時需要及時更換。同時，還應（yīng）定期對傳感器（qì）、線纜等部件進行檢測和保養，確保其性（xìng）能穩定。

接（jiē）觸式對刀儀憑借其精度高、通用性強（qiáng）等（děng）優點，在（zài）數控加工（gōng）領域得到了廣泛應用，但其測量效率和適應性仍有待進（jìn）一步（bù）提高。