長久以來，機床用戶一直擔心使用非接觸式對刀儀測量大型與小型刀具時，測量結果的精度會出現(xiàn)差異。為解決這一問題，有些非接觸式刀具測量系統(tǒng)的制造商選擇盡可能減小激光光束直徑(光斑尺寸)。然而，這會導致難以將刀具精確定位到激光焦點位置。

　　雷尼紹另辟蹊徑，推出了NC4+ Blue 非接觸式對刀儀。它的光束幾何形狀經過優(yōu)化，在測量時可以輕松定位刀具。由于采用波長較短的藍色激光，雷尼紹這款激光系統(tǒng)的刀具測量精度和重復性得以顯著提高，測量小型刀具時尤為明顯。因此，對于不同刀具，NC4+ Blue 系統(tǒng)具有優(yōu)異的測量再現(xiàn)性。

　　測試方法

　　模具制造應用中，往往會使用多把刀具對同一表面進行加工，因此確保接刀精度尤其重要。即使刀長只有細微差異，也會導致在加工工件表面時，產生多余的臺階。在五軸機床上，由于工作平面發(fā)生變化，刀長誤差可能導致精度失準，以及加工出的特征不符合公差要求。為確定使用NC4+ Blue 系統(tǒng)進行刀長測量時的接刀精度，雷尼紹依據ISO標準 (ISO 230-10 8.2.8.1.3) ①執(zhí)行了切削測試。測試結果非常直觀，而且易于理解。

　　①基于ISO 230-10:2022 標準的測試方法

　　測試滿足條件

　　執(zhí)行這項測試前需要滿足以下前提條件：機床的重復性和分辨率滿足要求;機床具有熱穩(wěn)定性;根據制造商提供的說明書成功安裝并標定非接觸式對刀儀;將刀具小心地安裝在刀柄上，確保不會跳動;刀具潔凈，無碎屑、油污、冷卻液和切屑。

　　該測試可以使用各種刀具進行，但雷尼紹建議使用所選機床的常用刀具進行測試。對于標準刀，建議使用直徑大于6 mm 的平底銑刀。不能使用鉆孔刀具，因為這類刀具無法完成該測試所需的銑削加工。

　　操作員必須將材質適宜的實心坯料塊固定在機床工作臺上，以完成該測試的切削環(huán)節(jié)。

　　首先，必須使主軸上的標準刀以切削速度運轉，直到刀具和主軸均已充分預熱。接下來，使用非接觸式對刀系統(tǒng)設定標準刀的刀長。然后，使用標準刀銑削測試坯料塊的表面，加工出多級臺階(根據分辨率要求，臺階高度應在0.5 μm 至5 μm 之間)。在本例中(圖2)，臺階高度為2 μm。將中間的臺階設為基準點，即Z0。隨后，應迅速清潔標準刀(以免冷卻)并使用非接觸式系統(tǒng)進行測量。如果刀長與原始值之差超過一級臺階的高度，則必須重新開始測試。

　　圖二

　　測試過程

　　使用標準刀從坯料塊的一端徑直切過所有臺階，開始接刀切削測試。在標準刀之后，調用下一把刀具，經過充分預熱并測量其長度后，在坯料塊上進行一次切削加工。調用其余刀具，以同樣的模式進行加工。切削方向為從最低臺階向最高臺階方向加工。刀具測量精度由刀具與材料接觸時所處的臺階確定。

　　? 如果刀具在Z0 級臺階處與材料接觸，說明刀具長度測量準確。

　　? 如果刀具在Z0 級臺階之前的臺階處與材料接觸，說明刀具的測量長度小于實際長度。

　　? 如果刀具在Z0 級臺階之后的臺階處與材料接觸，說明刀具的測量長度大于實際長度。

　　通過統(tǒng)計每把刀具未能準確切削的臺階個數(shù)，可以計算出誤差值。(如：漏掉兩級臺階，則誤差值為

　　2 × 2 μm =4 μm)。為確保測試的穩(wěn)定性，雷尼紹建議調用標準刀作為最后一把刀具，待其充分預熱后，再進行一次與第一次完全相同的徑直切削加工。結果與第一次切削的差異不得超過一級臺階的高度(以Z0 級臺階作為參考)。如果超過，則需要在穩(wěn)定條件下重復測試。在重復測試之前，必須拆下所有刀具，清潔干凈，并檢查是否有磨耗。

　　測試結果

　　上述測試用于在Makino D200Z 五軸數(shù)控機床上確定NC4+ Blue 非接觸式對刀系統(tǒng)進行刀長測量時的接刀精度。測試結果如下表所示。

　　測試成功完成，刀長測量的接刀誤差未超過一級臺階的高度 (2 μm)。

　　結論

　　依據ISO 230-10:2022 8.2.8.1.3 測試程序的分步指南完成該測試，可確保針對被測系統(tǒng)(即非接觸式對刀系統(tǒng)、機床和刀具)得出公正結果。在同一表面上使用多把刀具進行加工時，刀長測量精度至關重要，對于精加工或是涉及回轉軸的加工尤為如此。該測試可確定在數(shù)控機床上使用非接觸式對刀系統(tǒng)進行刀長測量時的接刀精度。