滚珠丝杠螺母非接触式自动对刀技术研究(3)
证的对刀工作简化了，提高了对刀的效率、精度和安全，但成本较高[2，3]
;自动对
刀是利用自动对刀系统和 CNC装置的刀具检测功能来完成的，可获得更高的对刀
效率和精度，但成本相对过高[4]。
1.2.1 接触式自动对刀
接触式自动对刀是目前应用最广泛的一种对刀方式，其经济成本相对不高，
技术较为成熟，精度又可以满足多数加工要求，所以能够在多数数控机床加工领
域得到运用。在车床方面，常见的接触式方法就是利用自动对刀仪，其极大地减
少了车床加工的辅助时间。接触式自动对刀技术在磨床和螺纹加工方面也有所应用
1.2.1.1 接触式自动对刀在车铣床上的应用
在数控车床、铣床的加工中，国内目前常见的对刀方法有试切法对刀，塞尺、
标准芯棒、块规对刀法，采用寻边器、偏心棒和 Z轴设定器等工具对刀法，顶尖
对刀法，百分表（或千分尺）对刀法，专用对刀器对刀法等。这些对刀方法存在
的缺点是自动化程度不高，需要人为手工去操作[5]
。对应于这些对刀方法，目前
国内比较成熟的对刀仪器是一些手动对刀仪，当刀具碰到对刀仪的测头时，对刀
仪的信号指示灯亮，此时记录下屏幕上的刀具坐标即为刀具的真实坐标。最后根
据测得数据做简单的运算，便能得到刀补值。如哈尔滨先锋机电技术开发有限公
司开发的ETC—1M/2M，ETC—4M电子对刀器，对刀简单，直观清晰，适合于数控
车、铣、锉等机床。由于该系统利用机床数控系统实时坐标显示功能在机床上实
现刀具的X轴(工件直径)和Z轴(工件长度)方向上的对刀，采用这种对刀器对刀
时，机床主轴不必旋转，所以操作简单，有利于提高生产效率。对刀精度在数控
车床上可以达到 0.012-0.015 mm，缺点是还需要操作者做数据记录、运算，容
易出错，费时费力。
相比而言，国外在此方面技术水平上要领先中国。英国、美国、德国、日本、
瑞士和意大利等国均有多种型号的对刀仪产品，不仅能迅速进行瞄准测量，而且
能够利用微机对刀库进行管理。总体来说，国外数控车铣床自动对刀仪的技术较
成熟，但价格较高，与机床的匹配也比较专业，需要进行人员培训和专门的技术
服务。而且也只是为数不多的大企业才能够生产，如：著名的英国雷尼绍公司，
该公司的产品 HPMA 是一种电机驱动的全自动精密对刀仪，该对刀仪的重复定位
误差极小，所以每次对刀完毕，可将对刀臂打回原位，操作方便而且精度较高。
测量时，对刀仪完全由程序控制转动并能自动锁定位置，实现了自动对刀，如图
1.1所示[6]
1.2.1.2 接触式自动对刀在磨床上的应用
对于磨床加工，传统的磨削对刀主要采用听磨削声音、看磨削火花等手工方
法，这些方法存在效率低、对刀精度依赖于操作者的经验和熟练程度等缺点。自
动对刀对磨削加工，尤其在超精密磨削加工中，快速准确地检测出砂轮和工件的
初始接触时间，对于控制工件尺寸精度、提高加工效率、保护砂轮和工件表面都
有重要意义[7]。
目前磨削自动对刀方法主要有检测功率，检测电流，检测力矩等方法。为了
实现微米级的高精度对刀，一方面需要设计高精度的检测传感器，另一方面则要
求CNC能快速响应传感器的检测信号，其工作过程是：工作台载着工件，Z轴伺
服电机驱动Z轴带动砂轮快速向下运动到接近工件的某一位置，然后运动工作台