隨著加工中心的廣泛使用，許多用戶也開始使用刀具測量裝置。它不僅可以檢測刀具的磨損情況，而且可實現自動補償(通過修改刀補值實現)，極大的提高了加工效率和精度。另外，同時使用其刀具破損檢測功能與刀具壽命管理功能，還可以實現自動尋找同組刀具的功能，節約了刀具檢查和更換的時間。但由于用戶對測量原理不是很了解，使用時容易產生誤區，有時補償后的精度反而不如補償前，這就使用戶產生了迷惑，限制了測量裝置的廣泛使用。本文以英國雷尼紹(RENISHAW)公司TS27 R測頭的安裝調試為例，就如何更好的使用刀具測量裝置做一詳細介紹，供讀者參考借鑒。

　　刀具測量的基本原理是利用系統的跳步功能(G31)：在程序中指令“G31 Zx x x Fx x x”(與GO1的動作相同)。但此時如果SKIP信號由“0”變為“1”時，Z軸將停止運動，再用宏程序控制坐標軸后退，然后再次碰觸量塊，反復測量并運算后得出刀具的實際長度和直徑，最后修改系統宏變量從而達到修改刀補值的目的。

　　刀具測量裝置的使用主要包括三個步驟：安裝和接線；標定；測量。

　　1安裝和接線

　　刀具側量裝置通常包括測頭和信號轉換裝置(硬件)及相關的測量程序(軟件包)。測頭(TS27R)安裝在工作臺上，并盡量遠離加工區域，外部應加防護裝置，使用前先將防護裝置打開并將刀具用風吹干凈(用M代碼控制氣動元件可實現自動)，確保刀具表面無雜物，測量完成后關閉防護。

　　測頭安裝完成后，首先要調整測頭接觸面的平行度和直線度。將一只百分表(或千分表DTI)吸在主軸頭上，表頭打在量塊(圓形或方形)的上表面；用手輪控制X軸沿量塊表面來回移動，觀察表針變化，同時調整測頭上的調節螺釘，使X向的直線度保證在0.010mm，調整好后緊固螺釘。再控制Y軸沿量塊表面來回移動，同時調整測頭上的調節螺釘，使Y向的直線度也保證在0.010mm，調整好后緊固螺釘。

　　轉換裝置(MI 8-4)用35mm標準導軌安裝在電氣柜里。需要注意的是，給轉換裝置提供DC24V的穩壓電源最好是單獨的，盡量不要和電磁閥或中間繼電器共用電源，如果必須共用，就要考慮信號的抗干擾能力，否則可能會影響測量結果。

　　安裝結束后，按照圖1(三菱系統)或圖2(FANUC系統)正確接線。

　　2測頭的標定

　　為了確定測頭在機床坐標系中的坐標位置，需要對測頭進行標定。以下情況進行測量前，都必須首先進行測頭的標定：①首次使用前；②更換新量塊后；③懷疑量塊扭曲或測頭安裝松動；④意外碰撞后。

　　測頭的標定步驟如下(手動標定)：

　　1)量塊Z向坐標值的確定執行機床返回參考點的操作，確認機床參考點；再選擇一把標準刀具(已知該刀具精確的長度和直徑，如主軸檢棒)，手動使刀具運行到距離量塊上表面10mm的地方(起始位置)，選擇MDI方式，執行如下程序：G65 P9851 K149.536(K：代表標定循環，輸入所選標準刀具的精確長度)，結束后就建立了量塊的Z向坐標值。

　　2)量塊X,Y向坐標值的確定(以圓形量塊為例)在系統變量#530中設定“1”(沿X軸方向測量)，手動使標準刀具移動到距離量塊中心表面約10mm的地方，執行程序：G65 P9852 S20.001 K12.7。［S：標準刀具直徑，需輸入精確值；K：表示標定循環，輸入量塊的理論尺寸(理論尺寸?2.7mm)〕，結束后就建立了量塊在X方向的中心位置(循環結束后，主軸返回距離量塊表面10mm的初始位置，準備進行下一次Y向的測量循環)。

　　修改方向變量#530=2，再次執行G65 P9852S20.001 K12.7，則可建立Y向的位置以及量塊的尺寸。循環結束后主軸返回初始位置。標定的坐標值和量塊的尺寸被存儲到宏變量中(斷電保持型)，以便在以后的測量宏程序中使用。

　　以上是手動標定量塊位置的方法。還可以通過一些專用的標定程序自動標定。限于篇幅，這里不再贅述，詳細的資料參見RENISHAW的手冊介紹。

　　3刀具的測量

　　標定完成后，就確定了量塊的尺寸及其在機床坐標系中的位置，這時才可進行刀具測量。

　　1)手動刀具長度測量(09851)用于測量旋轉或非旋轉的刀具的有效切削長度。

　　使用方法：手動使切削刀具定位到距離量塊上表面10mm的地方，運行以下程序：G65 P9851 S80. T8[S80：被測刀具的理論切削直徑，T8：刀具長度偏置號8〕。

　　2)手動刀具直徑測量(09852)測量切削刀具的有效切削直徑(沿X或Y方向)。

　　使用方法：手動使切削刀具定位到距離量塊上表面10mm的地方，運行以下程序：G65 P9852 S80. D8.[ S80.：切削刀具直徑，D80.：刀具半徑的偏置號碼］。

　　機床運動步驟如下(見圖4)：刀具以程序指定的速度沿X向(或Y向)快速運動→使刀具的側面和量塊的側面產生一定距離(Rr)→然后Z軸向下運動，使刀具側面和量塊側面在同樣的高度→刀具以指定速度逼近量塊→碰上量塊后停止并后退一定距離→再減速逼近量塊→碰上后再次停止并后退一定距離→然后刀具再運行到量塊的另外一邊(180°方向)→用同樣的步驟進行測量。最后得出刀具的實際切削直徑，同時自動修改其補償值。下次加工時，就可以使用新的刀具半徑補償值了。

　　3)自動刀具長度和直徑測量(09853)測量旋轉的切削刀具(或不旋轉)的有效切削長度和直徑，也可用于刀具破損檢測。

　　注意：測量前，首先應在對應的刀具偏置表中設定理論的刀具長度和半徑值。

　　編程格式：G65 P9853 Bb Tt[Dd Ss]；[]：代表選擇項目

　　輸入參數的定義，B按以下設定：B=1，僅測量長度(缺省設定);B=2，僅測量直徑;B=3，長度和直徑都測量。D：要更新的刀具半徑偏置號碼(僅用于旋轉刀具測量)。如欲同時測量刀具長度和直徑，則指令B=3，執行程序：G65 P9853 B3.T1. D20.S30。

　　機床運行步驟如下(見圖5)：從刀庫中選擇刀具T1(A)→快速移動X和y軸→使刀具位于量塊的上方(B)→快速向下移動到逼近位置并調用T1的刀具補償值→慢速移動到凈空位置(距離量塊上表面10mm的地方)→測量刀具長度(旋轉或非旋轉，與09851的步驟一樣)→測量刀具半徑(旋轉或非旋轉，與09852的步驟一樣)→退回起始點。

　　4)刀具破損檢測(09853)

　　使用方法：執行如下編程格式的程序，當檢測到刀具的實際長度或半徑的破損值已經超出設定范圍時，會產生刀具破損報警或提示信息，用戶可根據實際情況進行處理。

　　編程格式：G65 P9853 B1. T1. H0. 5 D8. S30.Q3.R3.Z-4. M30. 10. 01

　　其中：Hh中的h為刀具破損允許差值，如定義H0.5，即檢查刀具損耗與偏置值是否在±0.5mm之內；Mm中的m為PLC的輸入信號地址，當檢測到刀具破損時，該信號將變為“1”，無破損時則為“0”。(此時的“M”代表宏變量，不同于一般的M代碼，請使用者注意區分)。當定義M30時，則當檢測到刀具破損時，宏變量#2030(即2000＋M)將變為“1”，此時不會出現報警，但可以在零件程序中檢查#2030的狀態，同時在PLC中處理該信號去報警或者去尋找同樣的刀具(見例2)，后者需要系統具備刀具壽命管理的功能。

　　例1：破損刀具處理方法1——僅提示報警

　　M06 T1選擇T1刀具

　　G65 P9853 B1. T1. H0.5檢測刀具是否破損，如超差則會出現刀具破損報警

　　M06 T2選擇下一把刀進行加工

　　在上例中，只有破損超出0.5mm時才會產生“BROKEN TOOL”服警。當不適合使用報警信息的時候，可以使用標志位提示(在PLC中處理)。

　　例2：破損刀具處理方法2——選擇同組(同樣的)刀具繼續加工

　　M06 T1選擇T1刀具

　　……加工

　　G65 P9853 B1. T1. H0.5 M30檢測刀具是否破損，如超差則會出現刀具破損報警

　　IF #2030 EQ1 GOTO N**如果標志位為1，則跳轉到N**段去，否則繼續

　　M06 T2選擇下一把刀進行加工

　　N** (重新開始循環) N**：去尋找同組刀具(與破損刀具相同的刀具)的程序段

　　4結語

　　刀具測量的過程比較簡單，但首次使用前的調整和標定非常重要，用戶一定要非常重視。當改變測頭的安裝位置后、測量精度經常有誤差、懷疑測頭松動、更換新量塊或意外碰撞后，都必須重新進行標定。為了防止意外碰撞，可定期的檢查SKIP信號是否靈敏。這可在系統的自診斷畫面上看到：人為使測頭動作，SKIP信號應該有0→1→0→1的變化。另外還應注意電纜的走線，盡量與動力線分開，并單獨給轉換裝置提供DC24V電源。由于數控系統的不同，所使用的測量程序也不盡相同，但測量原理都是一樣的。用戶在使用前一定要明確機床所用的系統類型，再去購買專用的測頭和測量程序軟件。