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想一想數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)字化界面，以及加工時操作人員與機床設(shè)備的人機交互。機床操作者利用小鍵盤和計算機來運行加工程序，并用數(shù)字量具和坐標(biāo)測量機來測量零件。根據(jù)定義，CAD/CAM工作是以數(shù)字化方式來完成的。機床數(shù)控系統(tǒng)采用的是數(shù)字顯示屏。大多數(shù)刀具預(yù)調(diào)儀（即使是沒有視覺測量系統(tǒng)的簡易型預(yù)調(diào)儀）的顯示屏都是數(shù)顯屏。孔徑量規(guī)（無論是氣動量規(guī)還是三點接觸式量規(guī)）都是數(shù)字式量規(guī)。雖然一些“老前輩”偶爾還會炫耀一下內(nèi)徑千分尺的用法，但為了提高測量速度和精度，大多數(shù)測量設(shè)備都已實現(xiàn)了數(shù)字化。

“數(shù)字”已成為金屬切削加工的通用語言。數(shù)字化的主要優(yōu)勢是具有更高的精度。數(shù)字讀數(shù)不會產(chǎn)生主觀誤差。而正是這一優(yōu)勢使數(shù)字鏜頭應(yīng)運而生。雖然近十年來，數(shù)字鏜頭已發(fā)展成為一項成熟技術(shù)，但迄今為止，仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有普及應(yīng)用。

通過在鏜頭上增加一個能清晰顯示鏜孔直徑增量變化的數(shù)字顯示窗（DRO），數(shù)字鏜頭就能彌合數(shù)字測量技術(shù)與現(xiàn)有鏜刀系統(tǒng)之間的技術(shù)差距。因此，當(dāng)操作人員對被加工孔進(jìn)行測量，并在其測量裝置的DRO上讀出孔徑偏小0.01mm時，他只需將鏜頭數(shù)顯窗清零，并將數(shù)字顯示的直徑讀數(shù)值調(diào)節(jié)到“+0.01mm”即可。

對于公差要求極為嚴(yán)格的鏜削加工，模擬式孔徑微調(diào)系統(tǒng)的缺點是人為出錯的幾率相對較高（尤其是當(dāng)調(diào)節(jié)孔徑的撥盤細(xì)分值達(dá)到0.013mm時）。此外，當(dāng)需要對該細(xì)分值作進(jìn)一步細(xì)分時，游標(biāo)尺標(biāo)記系統(tǒng)會使孔徑的調(diào)節(jié)復(fù)雜化。此時，為了實現(xiàn)孔徑的微調(diào)，操作人員并不只是將撥盤從一個細(xì)分值撥到另一個細(xì)分值，而是必須同時跟蹤兩套不同的標(biāo)記系統(tǒng)，這樣很容易出錯。

當(dāng)然，使用數(shù)字鏜頭時，操作人員也有可能將讀數(shù)值中0的個數(shù)搞錯（如將0.0005誤看成0.005），但出現(xiàn)這種失誤的幾率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在沒有讀數(shù)窗的模擬鏜頭上通過撥盤標(biāo)記調(diào)節(jié)孔徑時出錯的幾率。

不過，模擬鏜頭技術(shù)還不會就此 “壽終正寢”，因為對于大部分精度要求較低或中等精度要求的鏜削加工來說，模擬鏜頭仍然非常有效。總體來看，目前只有極少數(shù)加工車間迫切需要向數(shù)字鏜頭升級轉(zhuǎn)型，而大多數(shù)加工車間還需要很長時間才會步其后塵，因為數(shù)字鏜頭的成本要比模擬鏜頭高60％—80％。

盡管如此，隨著老式鏜頭到了需要更換的報廢期，以及更多操作人員逐漸習(xí)慣了數(shù)字鏜頭調(diào)節(jié)孔徑的優(yōu)點，在一些數(shù)字鏜頭的優(yōu)勢特別明顯的加工領(lǐng)域，最終將會出現(xiàn)向全部采用數(shù)字鏜頭轉(zhuǎn)型的轉(zhuǎn)折點。但是，這種變化并不會僅僅因為這是行業(yè)發(fā)展方向而很快發(fā)生。

圖1 在金屬切削和機械加工中，“數(shù)字”已成為真正的共同語言，這一事實遲早會對數(shù)字鏜頭的選用產(chǎn)生影響

數(shù)字鏜頭的優(yōu)勢

顯而易見，數(shù)字鏜頭比模擬鏜頭更易于使用。對于公差要求非常嚴(yán)格的鏜削加工，數(shù)字鏜頭清晰顯示切削刃實際位移量的能力意味著操作者無需因擔(dān)心回程誤差而不斷進(jìn)行精度校驗。雖然將度盤螺釘或調(diào)節(jié)環(huán)轉(zhuǎn)動到某個特定刻度的套筒螺釘調(diào)節(jié)方式精度相當(dāng)高，而且仍然具有可行性，但如果對鏜頭維護不當(dāng)，也有可能產(chǎn)生回程誤差。

回程誤差是指孔徑調(diào)節(jié)輸入量與鏜刀座實際輸出量之差。操作者在一個已磨損或使用不正常的模擬鏜頭上轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)環(huán)或撥盤時，有可能在刀具預(yù)調(diào)儀上看不到鏜刀切削刃有任何直徑變化——即使調(diào)節(jié)環(huán)已轉(zhuǎn)動了幾個位點，或撥盤已轉(zhuǎn)過了幾個刻度。

雖然刀具預(yù)調(diào)儀對于鏜刀的初始設(shè)置必不可少，但鏜削加工往往還需要通過試切進(jìn)行調(diào)試，這種精確調(diào)試是將鏜刀裝到機床主軸上完成的。如果鏜頭存在回程誤差，操作者就要對在機床主軸上調(diào)試鏜刀的結(jié)果保持警惕。這種在機調(diào)試方式比較耗費時間，如果鏜桿在機床主軸上的夾持位置與其在預(yù)調(diào)儀主軸上的夾持位置不完全一致，調(diào)試精度也可能會大打折扣。

由于數(shù)字鏜頭系統(tǒng)是直接測量鏜刀座的位移量，因此調(diào)節(jié)輸入機構(gòu)本身對其沒有太大影響，操作者總是能從數(shù)顯屏上獲得真實的直徑讀數(shù)值。它無需測量通過調(diào)節(jié)環(huán)或撥盤輸入的刀座名義位置——數(shù)顯屏顯示的是刀座的真實位移距離。

圖2 Kaiser的310 EWD系列數(shù)字鏜頭的測量系統(tǒng)能顯示刀座的精密直線運動，可實現(xiàn)0.001mm的孔徑調(diào)節(jié)

不會影響易用性

如果一個加工車間正在考慮用數(shù)字鏜頭替換模擬鏜頭，最好選擇那些無需更換任何附件就能實現(xiàn)簡單互換的數(shù)字鏜頭。不過，仍然需要進(jìn)行技術(shù)咨詢，以確保這種鏜頭適合自己車間的加工條件。如果用戶在更換數(shù)字鏜頭時不是采用直接互換方式，還需要進(jìn)行額外編程或修改程序，就可能有違提高易用性的初衷。

例如，大昭和精機（BIG Kaiser Precision Tooling）公司的112 EWD、310 EWD和318 EWD型數(shù)字鏜頭都有與其對應(yīng)的模擬鏜頭，它們具有相同的鏜削范圍、切削參數(shù)和內(nèi)冷卻功能。因此，操作者只需進(jìn)行很少編程（或完全無需編程），就能將模擬鏜頭更換為數(shù)字鏜頭。這三個系列數(shù)字鏜頭所使用的附件（如鏜桿和刀夾）都與其對應(yīng)的模擬鏜頭完全相同。

圖3 Kaiser新推出的112 EWD 2-54系列數(shù)字精鏜頭有一個內(nèi)置數(shù)顯屏，使操作者能快速調(diào)節(jié)孔徑。該鏜頭與EWN 2-50XL系列模擬鏜頭采用相同的附件，也具有內(nèi)冷卻功能，并能在最高20,000r/min的主軸轉(zhuǎn)速下工作

數(shù)字鏜頭可使操作者在調(diào)節(jié)孔徑時更有把握，調(diào)整速度也更快。在進(jìn)行0.10mm或0.13mm的孔徑調(diào)節(jié)時，與在鏜頭撥盤上進(jìn)行細(xì)分計數(shù)相比，在數(shù)顯屏上直接讀取調(diào)節(jié)值要簡單和容易得多。

數(shù)字鏜頭的投資回報不僅來自于在主軸上調(diào)節(jié)孔徑時可以節(jié)省時間，而且還來自于調(diào)整精度的提高，它有助于防止因調(diào)節(jié)出錯而導(dǎo)致零件報廢。迄今為止，一些對精度要求嚴(yán)苛的高端零件加工車間對數(shù)字鏜頭最感興趣。

盡管數(shù)字鏜頭具有明顯的優(yōu)勢，但該技術(shù)還遠(yuǎn)未普及。不過，隨著制造業(yè)和加工技術(shù)的“數(shù)字化”程度不斷提高，終將實現(xiàn)數(shù)字鏜頭從只有少數(shù)領(lǐng)先車間使用到成為常規(guī)主流產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。