在工件的加工過程中，工件裝卸、刀具調(diào)整等輔助時間，占加工周期中相當(dāng)大的比例， 對刀儀其中刀具的調(diào)整既費(fèi)時費(fèi)力，又不易準(zhǔn)確，后還需要試切。統(tǒng)計資料表明，一個工件的加工，純機(jī)動時間大約只占總時間的55%，裝夾和對刀等輔助時間占45%。因此，對刀儀便顯示出極大的*性。
在工件的加工過程中，工件裝卸、刀具調(diào)整等輔助時間，占加工周期中相當(dāng)大的比例，其中刀具的調(diào)整既費(fèi)時費(fèi)力，又不易準(zhǔn)確，后還需要試切。統(tǒng)計資料表明，一個工件的加工，純機(jī)動時間大約只占總時間的55%，裝夾和對刀等輔助時間占45%。因此，對刀儀便顯示出極大的*性。
對刀儀主要由刀尖接觸傳感器、擺臂及驅(qū)動裝置等組成，具有對刀和刀具補(bǔ)償?shù)墓δ?。對刀儀的對刀臂規(guī)格適用于選擇6～24in的卡盤，配有的刀方為16、20、25、32、40、50mm刀具的探針。 對刀儀配有精密的測頭，小型而堅固的測頭適裝多種探針，并可在X-Z面上工作360度全測量---Y軸同樣適應(yīng)。
對刀儀的核心部件是由一個高精度的開關(guān)（測頭），一個高硬度、高耐磨的硬質(zhì)合金四面體（對刀探針）和一個信號傳輸接口器組成（其他件略）。四面體探針是用于與刀具進(jìn)行接觸，并通過安裝在其下的撓性支撐桿，把力傳至高精度開關(guān)；開關(guān)所發(fā)出的通、斷信號，通過信號傳輸接口器，傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行刀具方向識別、運(yùn)算、補(bǔ)償、存取等。
數(shù)控機(jī)床的工作原理決定，當(dāng)機(jī)床返回各自運(yùn)動軸的機(jī)械參考點(diǎn)后，建立起來的是機(jī)床坐標(biāo)系。該參考點(diǎn)一旦建立，相對機(jī)床零點(diǎn)而言，在機(jī)床坐標(biāo)系各軸上的各個運(yùn)動方向就有了數(shù)值上的實(shí)際意義。
對于安裝了對刀儀的機(jī)床，對刀儀傳感器距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的各方向?qū)嶋H坐標(biāo)值是一個固定值，需要通過參數(shù)設(shè)定的方法來確定，才能滿足使用，否則數(shù)控系統(tǒng)將無法在機(jī)床坐標(biāo)系和對刀儀固定坐標(biāo)之間進(jìn)行相互位置的數(shù)據(jù)換算。 當(dāng)機(jī)床建立了“機(jī)床坐標(biāo)系”和“對刀儀固定坐標(biāo)”后（不同規(guī)格的對刀儀應(yīng)設(shè)置不同的固定坐標(biāo)值），對刀儀的工作原理如下：
1、機(jī)床各直線運(yùn)動軸返回各自的機(jī)械參考點(diǎn)之后，機(jī)床坐標(biāo)系和對刀儀固定坐標(biāo)之間的相對位置關(guān)系就建立起了具體的數(shù)值。
2、不論是使用自動編程控制，還是手動控制方式操作對刀儀，當(dāng)移動刀具沿所選定的某個軸，使刀尖（或動力回轉(zhuǎn)刀具的外徑）靠向且觸動對刀儀上四面探針的對應(yīng)平面，并通過撓性支撐桿擺動觸發(fā)了高精度開關(guān)傳感器后，開關(guān)會立即通知系統(tǒng)鎖定該進(jìn)給軸的運(yùn)動。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)是把這一信號作為信號來處理，所以動作的控制會極為迅速、準(zhǔn)確。
3、由于數(shù)控機(jī)床直線進(jìn)給軸上均裝有進(jìn)行位置環(huán)反饋的脈沖編碼器，數(shù)控系統(tǒng)中也有記憶該進(jìn)給軸實(shí)際位置的計數(shù)器。此時，系統(tǒng)只要讀出該軸停止的準(zhǔn)確位置，通過機(jī)床、對刀儀兩者之間相對關(guān)系的自動換算，即可確定該軸刀具的刀尖（或直徑）的初始刀具偏置值了。換一個角度說，如把它放到機(jī)床坐標(biāo)系中來衡量，即相當(dāng)于確定了機(jī)床參考點(diǎn)距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的距離，與該刀具測量點(diǎn)距機(jī)床坐標(biāo)系零點(diǎn)的距離及兩者之間的實(shí)際偏差值。
4、不論是工件切削后產(chǎn)生的刀具磨損、還是絲杠熱伸長后出現(xiàn)的刀尖變動量，只要再進(jìn)行一次對刀操作，數(shù)控系統(tǒng)就會自動把測得的新的刀具偏置值與其初始刀具偏置值進(jìn)行比較計算，并將需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼`差值自動補(bǔ)入刀補(bǔ)存儲區(qū)中。當(dāng)然，如果換了新的刀具，再對其重新進(jìn)行對刀，所獲得的偏置值就應(yīng)該是該刀具新的初始刀具偏置值了。
1、在±X、±Z及Y軸五個方向上測量和補(bǔ)償?shù)镀?/P>
在五個方向上進(jìn)行刀偏值的測量和補(bǔ)償，可以有效地消除人工對刀產(chǎn)生的誤差和效率低下的問題。不管是采用何種切削刀具（外圓、端面、螺紋、切槽、鑊孔還是車削中心上的銑、鉆削動力刀具），進(jìn)行工件輪廓車削或銑削時，所有參與切削的刀尖點(diǎn)或刀具軸心線，都必須通過調(diào)整或補(bǔ)償，使其地位于工件坐標(biāo)系的同一理論點(diǎn)或軸心線上。對動力型回轉(zhuǎn)刀具，除要測量并補(bǔ)償?shù)毒唛L度方向上的偏置值外，同時還要測量和補(bǔ)償?shù)毒咧睆椒较蛏系钠弥担ǖ毒咭暂S心線分界的兩個半徑的偏置值）。否則機(jī)床無法加工出尺寸正確的工件。 在沒有安裝對刀儀的機(jī)床上，每把刀具的偏置值，是對每把刀具進(jìn)行仔細(xì)的試切后，對工件尺寸進(jìn)行測量、計算、補(bǔ)償（手工對刀）才可得出，費(fèi)時費(fèi)力，稍不小心還會報廢工件。當(dāng)更換刀具后，這項工作還要重新進(jìn)行。因而，對刀是占用機(jī)床輔助時間長的工作內(nèi)容之一。
使用了對刀儀的機(jī)床，因?qū)Φ逗竽軌蜃詣釉O(shè)置好刀具對工件坐標(biāo)系的偏置值，從而自動建立起工件坐標(biāo)系。在這種情況下，加工程序中就無需再用“G50指令”來建立工件坐標(biāo)系了。
2、加工過程中刀具磨損或破損的自動監(jiān)測、報警和補(bǔ)償
在沒有安裝對刀儀的機(jī)床上完成磨損值的補(bǔ)償是很麻煩的，需要多次停下機(jī)床對工件的尺寸進(jìn)行手工測量，還要將得到的磨損值手動修改刀補(bǔ)參數(shù)。安裝對刀儀后，這個問題就簡單多了，特別是安裝HPPA型或HPMA型后更為方便。前者，只要根據(jù)刀具的磨損規(guī)律，干完一定數(shù)量的工件后停下機(jī)床，用對刀儀再進(jìn)行一遍對刀的過程即可；后者，只要在程序中設(shè)定完成多少個加工循環(huán)后執(zhí)行一次自動對刀，即可完成刀補(bǔ)工作。
對于刀具破損報警或刀具磨損到一定程度后更換，是根據(jù)刀具允許的磨損量，設(shè)定一個“門檻值”，一旦對刀儀監(jiān)測到的誤差超過門檻值，即認(rèn)為刀具已破損或超過了允許的磨損值，則機(jī)床自動報警停機(jī)，然后強(qiáng)制進(jìn)行刀具的更換。
3、機(jī)床熱變形引起的刀偏值變動量的補(bǔ)償
機(jī)床在工作循環(huán)過程中，產(chǎn)生的各種熱量，導(dǎo)致機(jī)床的變形特別是絲杠的熱伸長，使刀尖位置發(fā)生的變化，其結(jié)果是加工工件的尺寸精度會受到影響。在機(jī)床上安裝對刀儀，上述問題可迎刃而解。無非是把這種由熱變形產(chǎn)生的刀尖位置變化，視為刀具的磨損值，通過對刀儀來測量這種刀具偏置值，即可解決。
1、快速測量、修正刀具長度和直徑偏置值；
2、雙色LED指示燈持續(xù)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)；
3、避免手工對刀的人為介入誤差；
4、保證*的準(zhǔn)確尺寸精度；
5、進(jìn)行刀具折斷檢測、防止產(chǎn)生廢品；
6、縮短機(jī)床輔助時間、提高生產(chǎn)效率；
當(dāng)在使用對刀儀時，使刀尖與傳感器相接觸，則刀具補(bǔ)償值自動置入刀。
具補(bǔ)償儲存器中。同時，使用對刀儀也可以自動設(shè)置工件坐標(biāo)系偏置值，從而建立工件坐標(biāo)系。在這種情況下，在加工程序中就可以不使用G50指令來建立工件的坐標(biāo)系。
1 、標(biāo)準(zhǔn)零點(diǎn)
將數(shù)顯表后面板上的“電源”開關(guān)撥到*位置，數(shù)顯表亮，儀表進(jìn)行自檢，自檢完成后，數(shù)顯表顯示“x.xxx”即進(jìn)入工作狀態(tài)。
轉(zhuǎn)動主軸，使零點(diǎn)棒側(cè)面鋼球的輪廓線達(dá)到清晰位置。移動X坐標(biāo)，使鋼球的輪廓線與光屏的垂直線相切，按數(shù)顯表上的“X”鍵，再按數(shù)字鍵，置入零點(diǎn)棒所刻R值（此時X坐標(biāo)的指示燈D應(yīng)不亮，則測出的是半徑值，若此時指示燈亮，應(yīng)按一下”R/D”鍵；數(shù)顯表的功能及使用方法詳見其使用說明書），按“ENTER”鍵，使輸入值進(jìn)入內(nèi)存。
移動Z坐標(biāo)，使零點(diǎn)棒頂端鋼球的高點(diǎn)與投影屏的水平線相切，按“Z”鍵，再按數(shù)字鍵置入零點(diǎn)棒所刻的L值，按“ENTER”鍵，使輸入值進(jìn)入內(nèi)存。
零點(diǎn)校對完成后，取出零點(diǎn)棒，放入箱中。
2 、被測刀具X、Z坐標(biāo)尺寸的測量
將被測刀具的錐柄擦凈后，插入主軸錐孔，開關(guān)一次“鎖緊”開關(guān)將刀具鎖緊，移動立柱及垂直滑板，使被測刀具的高點(diǎn)分別對準(zhǔn)光屏的水平及垂直刻線，此時數(shù)顯表顯示的X、Z值即刃口半徑值和軸向長度值。
3 、刀尖投影角度測量
需要測量刀尖的投影角度時，轉(zhuǎn)動滾花輪，使分劃扳上的某條十字線與刀尖投影輪廓的一邊重合，通過影屏及分劃板游標(biāo)的角度線讀出一角度值；再轉(zhuǎn)動滾花輪，使同一條線與刀尖投影輪廓的另一邊重合，再讀出另一角度值，兩次讀數(shù)之差即為刀尖的角度值。
4、 使用說明
（1）儀器零點(diǎn)校正好后，斷電再開機(jī)仍可保留原置入數(shù)，但必須注意，斷電后不能移動坐標(biāo)，否則將造成測量值錯誤。為了確保測量準(zhǔn)確無誤，即使斷電后未移動坐標(biāo)，每次開機(jī)時也需重新校對一次零點(diǎn)。
（2）在儀器上測量好的刀具仍需要在機(jī)床上進(jìn)行適切，找出儀器測量值與加工后工件的實(shí)際尺寸之間的變化規(guī)律，積累經(jīng)驗(yàn)，以便進(jìn)行修正。
（3）若需更換燈泡，先關(guān)閉影屏電源，退出螺釘，將連接套拿下，拔出燈泡，插入新燈泡；將連接套重新放回，接通電源，檢查影屏視場照明是否明亮、均勻，否則松開螺母轉(zhuǎn)動連接套，使連接套上下左右轉(zhuǎn)動，調(diào)好后用螺釘及螺母鎖緊；必要時可松開螺釘，前后移動聚光鏡，調(diào)好后將其固定。風(fēng)扇可散發(fā)燈泡的熱量。
根據(jù)有關(guān)資料及實(shí)踐證明，對刀儀測頭重復(fù)精度1μm；15英寸以下卡盤，手臂旋轉(zhuǎn)重復(fù)精度5μm。 18英寸及其以上卡盤的大規(guī)格，對刀臂的重復(fù)精度能達(dá)到8μm。這一精度可以滿足大部分用戶的需要而不需試切。
對刀儀的使用，減少了機(jī)床的輔助時間，降低了返工和廢品率，若配合雷尼紹LP2工件測頭一起使用，可顯著提高機(jī)床效率和加工精度。
1、插拔式手臂（High Precision Removable Arm， HPRA）
HPRA的特點(diǎn)是對刀臂和基座可分離。使用時通過插拔機(jī)構(gòu)把對刀臂安裝至對刀儀基座上，同時電器信號亦連通并進(jìn)入可工作狀態(tài)；用完后可將對刀臂從基座中拔出，放到合適的地方以保護(hù)精密的對刀臂和測頭不受灰塵、碰撞的損壞，適合小型數(shù)控車床用。
2、下拉式手臂（High Precision Pulldown Arm，HPPA）
HPPA的特點(diǎn)是對刀臂和基座旋轉(zhuǎn)聯(lián)接，是一體化的。使用時將對刀臂從保護(hù)套中擺動拉出，不用時把對刀臂再收回保護(hù)套中，不必?fù)?dān)心其在加工中受到損壞。不必頻繁地插拔刀臂，避免了頻繁插拔引起的磕碰。
3、全自動對刀臂（High Precision Motorised Arm，HPMA）
HPMA的特點(diǎn)是，對刀臂和基座通過力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)刀臂的擺出和擺回與HPPA的區(qū)別是加了力矩電機(jī)，提高了自動化程度。更重要的是可把刀臂的擺出、擺回通過M代碼編到加工程序中，在加工循環(huán)過程中，即可方便地實(shí)現(xiàn)刀具磨損值的自動測量、補(bǔ)償和刀具破損的監(jiān)測，再配合自動上下料機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無人化加工。
1、 裝刀具時要特別小心，如果刀具懸伸長度不正確，刀架或刀尖就可能與對刀儀臂干涉，破壞機(jī)床；
2、 使用對刀儀時，通過擺動對刀儀擺臂和轉(zhuǎn)動卡盤（手動操作），來檢查對刀儀擺臂與卡盤卡爪是否干涉，尤其是自制卡爪時。若干涉，則旋轉(zhuǎn)卡盤到擺臂不干涉位置后，再進(jìn)行檢測；
3、 主軸停止轉(zhuǎn)動；
4、尾座及套筒退回。
1 在運(yùn)輸、安裝和使用過程中應(yīng)注意防震、防塵和防潮。
2 外露光學(xué)零件應(yīng)保持清潔，如有灰塵或其他污物，可用洗耳球吹掉，或用小木棍兒裹脫脂棉沾少量酒精或汽油輕輕擦拭，切勿用手或棉紗等擦拭。
3 光學(xué)、電器部件不得隨意拆卸，如有故障應(yīng)由專人負(fù)責(zé)修理，在拔插光柵插頭時必須先關(guān)閉電源，以免損壞光柵傳感器和電源。
4 儀器無防護(hù)層的表面，如主軸錐孔、端面及零點(diǎn)棒錐面應(yīng)仔細(xì)維護(hù)，防止磕碰及銹蝕，不用時應(yīng)用汽油擦干凈，涂上防銹油。
5 視使用頻繁程度，每隔三~六個月，打開立柱防塵罩，通過滾動導(dǎo)軌滑塊上的油杯注入少許20號機(jī)油。松開防塵罩旋鈕，將防塵罩推開露出油杯后，在油杯內(nèi)及絲杠上加入少量潤滑油。
在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定之后，還必須確定刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置即對刀。目前，數(shù)控機(jī)床加工之前的對刀大多采用手動試切，靠人工控制，因此準(zhǔn)備工時長、對刀精度不穩(wěn)定。
1、自動對刀系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)機(jī)理
自動對刀系統(tǒng)由對刀控制裝置和自動對刀儀組成，配合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)使用。自動對刀儀由對刀收信電路（圖1）和標(biāo)準(zhǔn)對刀棒組成。對刀的工作原理是連續(xù)自動進(jìn)給收信方式。這一過程是在編輯狀態(tài)下，由鍵盤發(fā)出對刀指令，經(jīng)對刀控制裝置識別處理后，傳給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的*驅(qū)動單元，控制刀具向標(biāo)準(zhǔn)對刀棒表面自動定位尋邊運(yùn)動。在刀尖觸及對刀棒表面的瞬間，傳感器上的高電平通過刀尖對地產(chǎn)生負(fù)跳變，該信號發(fā)向?qū)Φ犊刂蒲b置引起中斷程序控制機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)伺服機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動：計算機(jī)提取該軸對刀基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)后及時后退一定的距離：然后沿另一坐標(biāo)方向繼續(xù)作定位尋邊運(yùn)動，以便再次引起中斷并記取此軸對刀基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后作為預(yù)設(shè)工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)。
2、自動對刀儀
自動對刀儀的標(biāo)準(zhǔn)對刀棒是作為對刀尺寸基準(zhǔn)的傳感部件，由芯軸、絕緣套、對刀圈三部分組成。對刀圈結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)車削與鎖銑加工的對刀方式不同，采用不同的設(shè)計。
（1）數(shù)控車床用對刀儀
應(yīng)充分考慮車刀的多樣性及其測量誤差對加工精度的影響。故將對刀圈設(shè)計成具有外圓、內(nèi)孔及內(nèi)外錐面的四個測量表面。它們分別用于對外圓車刀、內(nèi)孔車刀和端面車刀等刀具進(jìn)行刀位點(diǎn)的位置測量。其對刀操作步驟非常便捷，先用點(diǎn)動方式將車刀移至對刀圈外圓附近，然后直接啟動自動對刀程序，刀具便進(jìn)行自動對刀運(yùn)動。該對刀儀在開環(huán)數(shù)控車床上使用時，應(yīng)考慮消除傳動間隙所產(chǎn)生的對刀誤差。為此可在流程圖中插入消隙過程，即當(dāng)?shù)毒甙凑?要求后退x′ 以后，再讓其沿X軸前進(jìn)一個△x的距離（△x < x′），然后執(zhí)行下一步流程。
（2）加工中心用對刀儀
需要鏜銑加工的零件，特別是孔類零件，其對刀方式通常是利用已加工的定位孔或基準(zhǔn)線、面作為定位基準(zhǔn)。批量生產(chǎn)中，工件采用夾具進(jìn)行定位安裝，常用的定位方式是“一面兩銷”或“兩面一銷”方式。以立式數(shù)控銑床為例，夾具在Z坐標(biāo)的位置基本上是通過加工程序來確定的，因此，只要在XY平面上找到定位塊的定位基準(zhǔn)坐標(biāo)后，將對刀取得的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)一定計算后作為預(yù)設(shè)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)（用G54等指令確定）即可。其尋邊方式是：先用基準(zhǔn)直徑為D的標(biāo)準(zhǔn)對刀棒找到X向定位塊的右邊界，記下此時X軸坐標(biāo)值x0，在保持Y坐標(biāo)不變的情況下按X為－向后退一個給定值x′，然后沿Y軸向下尋邊找到Y(jié)坐標(biāo)定位銷的上邊界，記下此時Y軸坐標(biāo)值）y0，即為確定的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。該種對刀棒的傳感元件僅需一個外圓測量表面，用于對線面一類的定位元件進(jìn)行位置測量。在設(shè)計對刀棒時，應(yīng)根據(jù)機(jī)床主軸內(nèi)錐孔的大小，采用不同的組裝結(jié)構(gòu)。
3、自動對刀儀的定位精度分析
從理論上講，自動對刀儀由于采用電信號位置檢測，能使對刀誤差控制在一步（0.005~0.01 mm ）之內(nèi)。但實(shí)際上所能得到的測量精度不*取決于所配套數(shù)控系統(tǒng)的分辨率，還和機(jī)床傳動系統(tǒng)誤差和對刀棒的幾何形狀、加工精度和裝配質(zhì)量等因素有關(guān)對于機(jī)床傳動誤差（主要指車床開環(huán)控制系統(tǒng)），可通過軟件來控制消除機(jī)床傳動間隙的影響；在標(biāo)準(zhǔn)對刀棒的設(shè)計和制造過程中應(yīng)充分注意測量精度的要求，嚴(yán)格控制加工與裝配誤差，保證對刀精度。
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