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数控探头在线检测和补偿加工功能$ J8 a% E# Q5 o. g" d6 B! r
中国电科集团第38所制造部精密加工分厂 宗克诚 张宁健
1 L2 o, k: J9 n3 I- M' u0 y( T数控探头的主要功能
# J! @ l; b9 }! i' j/ u, ~) | 数控探头作为数控机床的一种加工辅助工具，主要作用是：
. B2 i' j8 G9 x0 c测量内外圆的中心坐标和直径，其中心坐标可以用来自动设定工件坐标系，可根据其直径的测量结果修正刀具偏置量。! G' m B c' O0 o- Z( U
凸台和凹槽尺寸、位置测量，其中心坐标可以用来自动设定工件坐标系，其宽度测量值可以用来监测尺寸超差情况、修正刀具偏置量等。, l8 i6 n4 I- j4 z/ G; h$ y
内外拐角测量，测量直角拐角的顶点坐标，修正工件坐标系。
9 P `: `+ ~/ _) m" h1 r: Q0 K) P9 \单一平面位置测量，根据测得的表面坐标位置，用来自动设定工件坐标系，修正工件坐标系。
/ o/ O, D( H) d/ ~. ] 这些功能是数控人员经常使用的，但大多数控加工人员只是局限于用数控探头用来测量标定工件的加工零点，或者是用来测量工件的加工尺寸精度、修正刀具偏置量，对数控探头的一些深层次功能是不清楚的。在此给大家介绍两种特殊功能，数控探头在线检测功能和数控宏程序数值补偿加工功能。数控探头在线检测功能可以实现在机床上对工件实施在线检测，同时将检测数据保存到 OFF SETTING 刀具表里。结合数控宏程序数值补偿加工，实现在线加工! v2 ~) B; a4 q8 D
原制造工艺及问题# m5 M0 z6 {2 P* ^' A5 ?
如图所示是一根长7m左右的管型材，在管型材上要加工近100多条耦合槽，耦合槽的宽度及深度公差要求是0.05mm,加工精度要求比较高。/ y0 i0 w* U' g
5 J. R+ N0 n* N$ Y# s6 Z& H* s9 p% m" X 以往的加工工艺是在工件上标定X、Y、Z轴的零点，想要保证近100多条槽深度公差是很困难的，因为管型材表面是模具拉伸出来的，表面不加工，7m长的管型材表面不平整而且无规律，经过钳工整形看，高低差仍相差0.4mm左右。在加工的时候不可能标定近100个Z坐标，每加工一条槽就要修改一次程序，效率低，易出错。所以当时我们的工艺是将槽的深度不加工到位，根据工件的变形量留0.5mm左右的余量给钳工锉修，一位钳工师傅利用专用工具，一天只能锉修出一根工件，费时费力效率非常低，工件的精度、表面粗糙度也不能保证，严重影响了生产计划。为了解决这个问题，我们探索出数控探头在线检测功能和数控宏程序数值补偿加工功能，彻底解决了该工件的加工瓶颈问题。
2 B/ ]; }9 M. d- g如何实现数控探头在线检测
7 ~3 l6 F) B& v Z) W% [& C 要先了解数控探头在线检测机床系统识别的几个关键代码指令：1 y7 V! j$ U8 r7 R" I3 J
（1）G65代码是激活探头测量工件表面指令
0 m' t2 H% y$ l3 q; u$ e2 p （2) P9014是防止探头与工件碰撞的保护指令
" t$ D J( N$ g6 I （3）T22是地址号，是指把测量Z坐标的差值，赋值到OFF SET SETTING 刀具表，第22好刀的磨耗里。, B% r! [3 k0 a5 W
熟悉好以上这些指令后，就要根据工件槽的坐标值编写探头在线检测程序。要仔细准确输入每条槽坐标值，保证探头在线检测程序可执行性。探头在线检测程序和我们平日的加工程序编写时一样的，检测程序如下：$ K9 q7 ~. q/ b5 R9 Y; Z
（O0001); g! \) v% e. x6 c8 j! }0 N9 D6 k
T21 M6* ]9 ?1 Y( n7 U5 p1 J
GO G17 G40 G80 G90! A! g2 a: J6 E7 L% t0 C
G0 G90 G58 X10.0 Y0.0
% i/ c+ d0 C9 T8 O. w- K h G43 H21 Z10.0
/ H0 |2 E* l+ V% t6 I3 S G65 P9014 Z10.0 F300（P9014是防止探头与工件碰撞的保护指令）; ]2 H- L5 ]; h; I1 B9 t$ _5 ~3 Y
G65 P9018 Z0.0 T22（P9018是测量工件表面指令）
: M* v" n4 W9 D" ~" }1 Z! UG0 X20.5
. h' ?0 E! N7 |/ B; z: I. \- TG65 P9018 Z0.0 T232 {1 C# k/ X m1 u" O9 g
G0 X35.8
" z0 F/ s% a- b! f- uG65 P9018 Z0.0 T24' s+ k1 q4 @0 ] f9 {2 |
G0 X16.2
/ u0 G J* b# ^G65 P9018 Z0.0 T25
9 B9 R! a. p- W- m% l2 A- N..........
& }( L- R% l# c( ^( c. mG65 P9018 Z0.0 T99
2 R0 K5 x" b5 |! d( z v7 H) KG0 Z100.0 v+ _+ O" b3 V( k+ z* b0 p/ Z
M30(程序结束）
0 Z$ d$ a( w* B通过在线检测程序的执行，就可以得到相对每条槽Z零点坐标的数据差值，这些数据值被保存在OFF SET SETTING 刀具表的磨耗里，有了这些数据差值，就可以在加工程序进行数值补偿，通过数控补偿保证每条槽的深度达到（50.05）mm的要求。! u9 `+ J8 z7 ?7 n/ g
如何实现数控宏程序数值补偿加工
6 M0 t/ o8 K% J5 m/ {1 l 首先根据每条槽的坐标位置，编写X Y各加工坐标点；在利用宏指令读取OFF SET SETTING刀具表的磨耗里的数据差值，相对应每条槽的Z坐标值实现精确差补，保证Z轴方向达到50.05mm精度要求，程序如下：
( g* ]& ~/ k: O: E7 W( v& m& WT6
' I7 @1 ?3 V8 V. DM6
$ _6 {( f5 W: D- D2 |G0 G17 G40 G80 G90
; _* T+ D$ r- X$ q8 A% ^+ g/ S4 sG0 G90 G59 X15.0 Y-20.0 M3 S3000
4 ^% \' C& ^ o& m6 D7 \1 G% k% xG43 H Z5.0
8 m1 v) X: w- R$ N9 {G1 Z[#2022-5.0] F300 M8(#2022 是指读取刀具磨耗表里，第22号刀位的数据差值。如果探头测量数据是0.2mm，那G1 Z[#2022-5.0] 实际切削深度是-4.8mm，检验时槽的深度正好是0.2+4.8mm=5.0mm）; y% m7 p k! i1 U8 U6 L
G1 X11.0 Y20.0 F400& A3 E( F2 ?2 o* z
G0 Z5.0
" i4 R3 z$ u8 o' I7 D3 s4 B: N5 cX24.8 Y-20.0
0 q0 p& H. x) A7 J4 T YG1 Z[#2023-5.0] F300 (#2023 是指读取刀具磨耗表里，第23号刀位的数据差值。如果探头测量数据是-0.15mm，那G1 Z[#2022-5.0] 实际切削深度是-5.15mm，检验时槽的深度正好是-0.15+5.15mm=5.0mm)5 x+ w8 C3 j- x5 y8 l6 i
........
; a% ?6 i$ x: ]G1 Z[#2024-5.0] F300 (#2024 是指读取刀具磨耗表里,第24号刀位的数据差值)
. x0 S; z& `' m* s7 x6 S8 }........2 }2 R/ h( _/ H# |4 N: N
G1 Z[#2099-5.0] F300 (#2099 是指读取刀具磨耗表里，第99号刀位的数据差值)
& L# M; n$ M9 L& RG0Z200.0
# B: Z5 l+ f, |0 \; T3 f' NM91 K7 Z( x9 W. d4 W0 ]' M7 Y
M5
' G; t% T% }: Z: ]9 cM30' _+ Y9 A' [; C+ P. V
结束6 o- o S W) {; `
通过数控探头在线检测功能和数控宏指令数值补偿加工两组程序实施，不仅保证工件的加工精度，减轻了手工作业的劳动强度，而且生产效率上大幅度提高，由原来的每天只能生产一件合格的产品，提升到每天生产出6件合格的产品，缩短制造周期和成本，真正实现了数值化制造。(文件整理由GOSH完成。若枫后处理论坛：http://postp.net/） |
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