图1 具有远程数据传输的自动可调刀具
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图2 Blum的具有远程数据传输的BG40型钻削测头
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图7 钻削生产的过程链(简图)
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图3 带浮动测量触点的测量机构
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图4 带单一测量单元的测量机构
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图5 超过配合上限的磨损补偿
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图6 超过配合下限而中断切削 |
大批量钻削加工是高效复合加工中心和多工位自动线上的常见的工作。在这种加工中，尺寸误差是由于刀具磨损、机床和工件的热变形以及因切削力而导致刀具偏差等综合因素而引起的。
在加工过程中进行监控测量并通过对可调节的刀具进行调整，便能对加工中所产生的误差进行补偿，能极大地满足加工安全性的要求。下面将通俗地描述如何利用调节的手段补偿加工过程中的变形。
在当今全球市场上，各种生产厂商生产的、在加工中心上应用的自动和手动可调整的刀具(图1)销量急剧增加。
在测量手段方面，有BAZ的带远程数据传输和用作刀具调整及刀具破损监控的激光钻削测头。
Blum的紧凑型BG40钻削测头(图2)和刀库中的其它刀具一样放置在刀库中，并且可在主轴工作过程中变换，进行与加工无关的测量。
有两种不同的测量机构：带有浮动测量触点(图3)的测量机构用于单一的、与精密主轴位置无关的直径检测，而第二种测量机构则用作直径、形状和位置的检测(图4)。
在两种情形下，通过定时与工件轻触，经由内部无磨损的光电传感器，直径为3~200毫米的直径专用测头便可保证在至400mm的测量范围内，重复精度小于1mm。每个测量头最多有8个测量元件的数据传输系统，红外线光借助简易接口与机床上的接收器实现通讯。可进行150,000次测量的锂基电池，用作供电电源。
与钻削测量头一样，用于刀具调整和刀具破损监控的、整合于机床之上的激光装置，由Blum-Novotest有限公司开发。产品名称为LaserControl，在全球已投入使用约23,000套。理论上说，LaserControl(激光控制器)是一种精密光栅，它与机床轴线同轴，在承担刀具位置的测量和检测工作。如前所述，还用于径向振摆检测、切削测量和每一次的切削刀具破损的监控。
粗加工结束、换上精密钻削刀具后，用激光装置对主轴的精度进行复检(径向振摆检验，图7)。然后，用激光装置按加工中设定的尺寸进行调整。在所有工作完成退出主轴之后，将钻削测头更换为刀具。
可以根据前面已加工好的孔，快速而独立于机床地复检所加工孔的尺寸和形状。
如果复检结果超过了配合极限，那么在加工下一个孔的时候，就要考虑进行磨损补偿(图5)。这个极限数值的获得，基于已知的定理，即从滚动平均值和衰减系数出发。如果超过了根据经验检测的最高磨损补偿值，那么就要更换刀具了。
换上按补偿值调整的可调刀具后，还要补偿在使用激光装置的情况下可能发生的刀具更换误差。
如果测量跃变量(图6)超过正常的分散值，就应该中断生产，并向操作人员发出警示。若仅是简单的切削中断，则可更换新的刀具重新开始生产。加工中对未达到尺寸的孔，在大多数情况下可在其他机床上通过修整加工予以补救。
可调刀具、钻削测头和刀具调整与刀具破损监控的激光装置的整合，省却了经常必不可少的后置过程测量站。这些作为测量链组装在柔性加工中心上的组件，可以在加工中获得精确而稳定的测量结果。
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