考虑轴向切削力的立式加工中心刀具伸出长度测量

  加工中心加工前，用户必须测出刀具在主轴上的伸出长度及其直径等补偿参数。目前常用的补偿参数测量方法有：试切法、使用电子测头、机械式、光学式对刀仪。 试切法已很少采用，电子测头价格昂贵，对刀仪在机外使用，应用较广。用电子测头或对刀仪对刀，均在静态条件下进行。实际切削时，因为切削力及振动的影响，加工后的实际结果与静态对刀数据并不完全一致。当刀具质量可靠，加工过程稳定时，轴向、径向有0.01mm-0.02mm的修正量［1］。需由操作者根据机床与刀具系统的具体情况，凭经验调节。

  作者曾针对本单位所购台湾友嘉公司的立式加工中心，设计出一种在机床上对刀的简易对刀装置。在此基础上加以改进，设计出如图所示的对刀仪，考虑到轴线方向切削力的作用，可在一定程度上减少因轴向切削力造成的误差。

使用步骤如下：

1 加工前对刀，先根据加工中心、切削用量、刀具、工件材料，用现有的一些经验公式，大致估算切削力大小。

2 松开螺母，使弹簧只承受测量杆的重量。再根据切削力、弹簧刚度，上紧螺母，压缩弹簧。使弹簧弹力基本等于切削力。

3 将测量装置按图示装好，放在工作台上。千分表6打在量块7（或数块量块叠加）顶端后，将表头置“0”，确定一个测量基准。

4 用千分表打在测量杆3上表面。下降主轴5，使刀具4接触测量杆上表面，并继续压缩弹簧2，使其产生变形，记下读数。此时，螺母9、垫片8应与测量座1脱离接触，刀具承受与切削力基本相同的弹簧弹力。千分表读数所显示的变形或忽略，
予以考虑，视情况而定。

5 移开千分表，升起刀具回原点。

刀具伸出长度=加工中心z轴行程-此时z轴坐标值-量块长度-千分表读数

不考虑加工中心测量装置的误差，不考虑加工中心工作台的制造误差与磨损，采用比较法测量，量块、千分表配合，测量的极限误差为0.03mm。

若加工过程中，切削力变化很大，可以根据不同切削力在切削中的作用情况进行加权平均。在进行重要表面加工时，若切削力相差较大，也可对每一种切削力都进行相应的对刀操作，将所有结果输入数控系统，切削时，分别调用具体的补偿参数。

该对刀仪应根据加工中心规格、刀具、工件、切削用量具体设计。弹簧两端并紧磨平，刚度要适当，应能产生所需的弹力，并且弹力应在其工作范围内。

刀具接触测量杆表面前后，应以0.01mm为单位缓慢进给。为保证套筒与测量杆的相对运动，可采用H6／h5间隙配合。刀具压缩弹簧时，有可能造成测量座与测量杆两轴线偏斜，导致测量杆上表面倾斜，增加测量误差。可对测量杆上表面进行精磨，使其平面度达到3-4级。测量时，千分表在测量杆上表面外圈打一圈，取最小与最大值的平均值为千分表读数。