雷尼绍测头的应用

1 绪论1.1 研究背景随着科技、生产的快速发展，测量技术日益显著。

而相当长的时间内，测量基本上是静态的，即测量对象在测量过程中不变化或没有明显变化，同时，测量大多是“离线”的，而不是“在线”的，即不是在生产制造过程中实现。

比如，对于生产，离线的静态测量只能对零部件和成品分别进行检测；而对生产加工的过程则无能为力。

如果能对生产制造过程加以检测，即进行所谓的“在线测量”，则不仅可以保证产品质量、增加产量，降低消耗、减少成本、提高效率，而且还可以随时监测甚至排除生产中的潜在问题，保证生产顺利进行。

国际上，上世纪60 年代后期开始，在机测量技术便引起了人们的关注。

这一方面是由于科技、生产和社会发展的需要，尤其是质量和效益的挑战；另一方面则是由于传感器技术、微型计算机技术、自动控制技术和图像识别技术等的进展，为在机测量的实现提供了必要的条件。

1974 年召开的第一次在机测量国际会议，进一步引起了全世界各国的普遍关注，对在机测量技术的开发与应用起了有力作用。

近年来，基于接触式、非接触式等各种测头的在机测量技术在现代工业领域被广泛应用。

触发式测头在国外发展较早，技术也都相对成熟，测头的位置坐标主要通过加工设备的控制系统存储，其精度主要取决于加工设备的定位精度。

因此，为了得到较高的测量精度，国内外的研究大多都是采用国外的数控系统和加工设备，比如：FANUC 数控系统等而随着国内加工设备的精度提升，此次采用北京精雕控制系统及其北京精雕高速雕刻中心来完成测头的在机测量研究。

对于非接触式测量方式，激光扫描法相对成熟，比如国外大多采用FANUC 数控加工中心上配激光测头，使其附加了数控测量功能，实现了三轴机床上的在机测量。

随着加工技术的飞速发展，数控机床在生产中的应用越来越广泛。

虽然机床按程序执行，但加工时间短，效率高，但工件对准、检查等辅助加工时间没有缩短，甚至占整个加工过程的1/3 以上。

面对这些问题，使用Renishaw 探头不仅避免了重复编程，节省了编程和调试时间，还具有机器测量功能，保证了机床生产和操作的可靠性，保证了产品加工尺寸精度。

1.2 雷尼绍测头在机测量介绍在数控加工过程中，有很多时间被工件的装夹找正及刀具尺寸的测量所占去。

采用工件测头系统，可在机床上快速、准确测量工件的位置，直接把测量结果反馈到数控系统中修正机床的工件坐标系。

若机床具有数控转台，还可由测头自动找正工件基准面，自动完成诸如基面的调整，工件坐标系的设定等工作。

简化了工装夹具，节省夹具费用，缩短机床的辅助时间，大大提高机床的切削效率，并且可使切削量均匀，切削过程平稳。

在利用刀具半径补偿的批量加工过程中，还可利用测头自动测量工件的尺寸，根据测量结果自动修正刀具的偏置量，补偿刀具的磨损，以保证工件的尺寸及精度的一致性。

数控车床的刀具测量最常用的办法是试切法；加工中心、数控镗铣床的刀具测量一般采用机外对刀仪测量或在机床上用塞尺等手工测量。

以上各种方法都需人工介入，测量效率低，而且还可能带来人为误差。

采用刀具测头，可在机床内快速、准确地测量出刀具的尺寸，自动反馈回数控系统变成刀具偏移量。

由于整个过程都由测量软件控制自动进行，因此避免了人为误差。

此外，在批量自动加工过程中，也可根据刀具相邻两次测量的尺寸差异来判断刀具的磨损及折断，由程序控制更换相同的刀具进行下一件的加工。

由于制造技术的发展，国内外很多用户也越来越多地要求在其购买数控机床上配装测头及控制系统，随着测头及控制系统的广泛应用，国内制造业的水平也在稳步提升。

1.3 研究目的在数控加工过程中，大量的时间被用于工件的定位和对准以及刀具尺寸的测量。

在传统的工件夹紧过程中，操作者使用一个千分表和一个芯棒来找到参考位置，然后手动将相关数据输入数控系统来设置工件坐标系。

工件探测系统可以快速、准确地测量工件在机床上的位置，测量结果直接反馈给数控系统，对机床的工件坐标系进行校正。

如果机床有数控转台，探头还可以自动校准工件参考平面，并自动完成基础平面的调整和工件坐标系的设置等任务。

本文结合手机机壳数控机床和雷尼绍探头在数控机床上的使用，分析如何提高机床的工作效率。

1.4 研究方法1. 文献研究法选取中国知网、万方、维普等学术平台对“雷尼绍测头，手机外壳”进行资料选取，从中提取出所需的资料，进行整理总结延伸。

2. 实地调查法实地观察雷尼绍测头的基本应用，分析其在手机外壳中如何应用2 雷尼绍测头的特点以及在数控机床上的运用2.1 雷尼绍测头的特点英国雷尼绍公司是专门从事设计、制造高精度检测仪器与设备的世界性跨国公司。

主要产品为三坐标测量机及数控机床用测头、激光干涉仪、球杆仪、高速高精数字化及扫描系统等,为机械制造工业提供了序前（激光干涉仪和球杆仪）、序中（数控机床工件测头及对刀测头）和序后（三测机用测头）检测的系列质量保证手段。

其全部技术与产品都旨在保证数控机床精度,扩大数控机床功能,改善数控机床性能,提高数控机床效率。

在数控机床上使用工件及对刀测头进行自动测量,可方便工件的安装调整,简化工装夹具,降低费用,大大缩短机床辅助时间,提高生产效率,同时又可改善数控机床性能,使数控机床既是加工设备,又具备某些测量功能。

雷尼绍测头可安装在数控车床、加工中心、数控磨床、专机等大多数数控机床上。

机床测头按功能分类,可分为工件检测测头和刀具测头;按信号传输方式分类,则可分为硬线连接式、感应式、光学式和无线电式4 种方式;按接触形式分类,可分为接触测量和非接触测量。

用户可根据机床的具体型号选择合适的配置。

在数控加工过程中,有很多时间被工件的装夹找正及刀具尺寸的测量所占去。

在传统的工件装夹过程中,操作者采用百分表及芯棒找出基准的位置,然后手工把有关数据输入到数控系统里,以设定工件的坐标系。

采用工件测头系统,可在机床上快速、准确地测量工件的位置,直接把测量结果反馈到数控系统中修正机床的工件坐标系。

若机床具有数控转台,还可由测头自动找正工件基准面,自动完成诸如基面的调整,工件坐标系的设定等工作。

简化了工装夹具,节省了夹具费用,缩短了机床辅助时间,大大提高了机床切削效率,并且可使切削余量均匀,切削过程平稳,延长刀具使用寿命。

在利用刀具半径补偿的批量加工过程中,还可利用测头自动测量工件的尺寸精度,根据测量结果自动修正刀具的偏置量,补偿刀具的磨损,以保证工件加工尺寸的一致性,这种机内测量方法,还可避免把工件搬至测量机上测量所带来的二次装夹误差。

数控车床的刀具测量最常用的办法是试切法;加工中心、数控镗铣床的刀具测量一般采用两种方法:一是采用机外对刀仪测量,二是在机床上用塞尺等手工测量。

以上各种方法都需人工介入,测量效率低,而且还可能带来人为误差。

采用刀具测头,可在机床内快速、准确地测量出刀具的尺寸,自动反馈回数控系统中变成刀偏量。

由于整个过程都由测量软件控制自动进行,因而避免了人为误差。

此外,在批量自动加工过程中,可判断刀具的破损及折断,及时给出报警,中断加工,在有备用刀具情况下,由程序控制更换备用刀具进行下一件的加工。

在工业发达国家,机床测头基本上和刀具一样成为数控机床不可缺少的基本备件,国内在机械制造领域中也越来越广泛地应用在线测量技术使用工件和工具的自动测量探针在数控机床可以方便工件的安装和调整，简化工具设备，降低成本，大大缩短机床的辅助时间，提高生产效率，同时提高数控机床的性能，使数控机床不仅是加工设备，但也有一定的测量功能。

雷尼绍触摸探头可以安装在大多数数控机床上，如数控车床、加工中心、数控磨床和特殊机床上。

机床探头按功能分类，可分为工件检测探头和刀具探头;根据信号的传输方式，可分为四种:硬线、电感、光学和无线电;按接触形式可分为接触测量和非接触测量。

用户可以根据机器的具体型号选择合适的配置。

2.2 数控机床运用实例数控车床刀具测量最常用的方法是试切法;加工中心、数控镗铣机床的测量一般采用两种方法:一是使用机床进行刀具测量，二是对机床进行手动用尺测量。

以上方法都需要人工干预，测量效率低，可能会带来人为误差。

利用刀具探头，可以在机床上快速、准确地测量刀具尺寸，并将刀具偏差自动反馈给数控系统。

整个过程由测量软件自动控制，避免了人为误差。

另外，在批量自动加工过程中，可以判断出断刀和断刀，及时发出报警，中断加工，在出现备用刀具的情况下，通过程序控制来代替备用刀具进行下一块加工。

在工业发达国家，机床和工具的测量头基本上成为了不可或缺的基本零件的数控机床，在国内机械制造领域也越来越广泛使用的在线测量技术，下面简要介绍几个应用实例。

1. 天津新大洲本田发动机厂该公司在新大陆为本田摩托车生产发动机。

原日本工艺缸体是在专用机床上加工的。

手动读数由百分表控制，以控制加工精度。

如果是在加工中心加工，毛坯表面用于定位和夹紧一次。

因为加工原点和毛坯的相对位置随着毛坯铸件尺寸的变化而变化8mm，毛坯表面的公差为8mm，不能满足图纸要求。

公司将5 个加工中心与雷尼绍MP7 探头相结合，形成了气缸体生产线。

探头可直接测量粗基准面，设定加工坐标原点，弥补了铸件粗精度的不足，避免了加工余量过大。

大型和损坏的工具。

使用Renishaw的机内测量技术，保证CP值大于1.33，年生产能力为40 万台。

2. 德国Senking-Werke 公司主要生产大型工业清洗设备，产品规格齐全。

以前，工件尺寸是用一种特殊的大卡尺手动检测的。

它需要两名操作员爬到机床工作台，这既耗时又不准确，而且还不安全。

现在公司已经在机床上安装了一套Renishaw 的M P14 探测系统。

所有主要尺寸均可由机床上的探头自动检测。

每次测量的时间从25min 减少到4min ，工件的精度也降低了。

已大大改善。

3. 英国Abbey Tool & Gaug e 公司主要生产液压马达和伺服阀元件。

公司的格雷厄姆· 里德先生说:“我们公司最典型的部件是液压马达。

该零件的加工首先在大宇或彪马的车削中心进行，然后在Maho 精密加工中心进行23 孔的加工。

以前，每个零件的装夹和加工大约需要几个小时。

自在加工中心安装雷尼绍探头后，整个过程只需10 分钟。

”在过去，每个工件加工后都要在三台测试机上进行测试。

现在我们每15 件只抽样1 件。

在三年的时间里，我们已经生产了10万多件这样的产品。

这台机器基本上是闲置的。

雷尼绍探针给我们充分的信心，以确保我们的产品的尺寸精度。

我们已决定新机器必须配备雷尼绍探测仪。

雷尼绍在原有的MP10、MP12 等探头的基础上，又推出了新的O M P40 型小机床用新探头，新的车床测量臂也得到了广泛的应用。

随着制造技术的发展，国内许多用户对数控机床上安装探头的要求越来越高。

国内主要的数控机床制造商，如北京一号厂、中杰友谊厂、北京机床学院、到P 数控、北京机电学院、济南一号厂、长城机床厂等，都配备了Raney 的机床。