根形刀具在磨床上磨削加工

　　一套自动化根形刀具补偿系统，为根形刀具在磨床上磨削加工的调试设置，提供了一种简化的方式，同时确保磨削加工的外形轮廓精度小至2μm。

　　我们在汽轮机转子中看到的叶片根形槽，具有外形轮廓复杂和尺寸精密的特点。用于切削加工这些复杂根形槽的“圣诞树”形刀具必须通过精密的磨削加工，这样它们轮廓的任何部分才不会超过它们的紧密公差区域。因此，对磨床进行调试设置，保证根形刀具的质量和重复精度，往往是一个具有挑战性的和耗时的过程。

　　这些调试设置通常涉及到对一个试切削刀具的磨削加工，然后测量该刀具，以确定超出公差的轮廓部分，并用手工方式调整机床，甚至部分程序，补偿磨削加工的差量。根据不同的应用目的，这一调试设置的过程，可能需要花费数小时。

　　由Walter公司(一家美国的磨削加工企业)开发的自动成型刀具补偿(FTC)系统提供了一种更为精简的方式来调试装卡这些工件，同时使磨削加工的外形轮廓精度小至2μm。这一技术通过对调试装卡过程采取缩短、简化和实现自动化的方式，最大限度地减少了目前制造商生产这种复杂根形刀具的周转时间，为那些希望进入这一市场的人们开创了新的机遇。

　　自动化成型刀具补偿(FTC)系统已在该公司的Helitronic磨床中使用，它支持三种刀具的磨削加工方法：方位缓释磨削、凸轮缓释磨削和外圆磨削。该系统的核心是链接磨床与刀具的测量装置的测量和程序补偿软件。采用该公司独立的Helicheck扫描机，或Walter公司最新推出的便携式机上扫描仪，就可以对刀具进行测量。

　　刀具在经过初步磨削加工以后而达到上限公差尺寸时，测量装置(Helicheck扫描机或机上扫描仪)就开始对刀具的整个轮廓进行扫描，不需要任何操作员的干预。一般扫描60mm的外形轮廓需要5min。然后，FTC系统的软件将测量所得的外形轮廓与CAD模型进行比较，并自动地创建补偿纠正数据，并将其发送给磨床的控制系统。当达到这一点时，磨床已准备就绪，并开始生产运行。

　　当Helicheck扫描机作为随行测量设备使用时，FTC系统就能发送一个精度保持在2μm的磨削轮廓图形。当使用机上扫描仪时，FTC系统的精度会稍差一点，在3μm左右。然而，机上扫描仪可用于多种Helitronic扫描机上，其费用低于独立的设备。机上测量装置由一台高速CCD摄影机及与其配套的一个可调式LED背光屏幕组成。背光屏幕可让摄影机可靠地识别刀具的刀刃，不管刀具采用什么样的材料，也不管刀具的光洁度如何。由于该装置带有一个自定心接口，因此可以在不到1min的时间内安装到磨床的加工头上，无需校准。在其开始扫描前，它可使用空气喷嘴，自动地清理刀具。在该装置测量刀具以后，被拆卸下来，以便让磨床进行磨削加工。

　　机上型FTC系统作为新型Helitronic扫描机上的一个选项提供。目前它还不能与老式的Helitronic扫描机匹配使用，因为需要设计一个不同的磨削加工头，以便让该加工头能够接受该扫描装置。

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