在線檢測系統在數控車床中的應用

張軍 王英英

摘要：在線檢測技術為數控加工質量監控提供了更有效的方法。鑒于此，在FANUC數控車床加工過程中，利用雷尼邵測頭對加工工件等進行在線檢測，通過測量值分析、計算，實現工件定位、加工尺寸的實時監控和自動補償，從而大大提高了生產效率，確保了加工質量。

關鍵詞：雷尼邵測頭;FANUC;數控車;檢測

0? ? 引言

數控機床上使用工件測頭進行自動測量，可方便工件的安裝調整，簡化工裝夾具，大大縮短機床輔助時間，提高生產效率，同時使機床既能實現工件加工，又可進行工件測量，顯著提高了車間車削加工效率。雷尼邵測頭用于在數控臥式車床上自動設定加工零點，測量零件尺寸（直徑、深度、寬度、自動根據檢測值修改程序或者加工參數），減少加工過程中的人工介入，從而提高效率，降低廢品率;同時對零件的加工尺寸建立報告文件，存儲在機床或者上傳到計算機中。雷尼邵OMP400測頭由英國雷尼邵公司生產，廣泛用于數控車床、加工中心、數控磨床等數控機床，測量系統穩定可靠地安裝在配置FANUC系統的數控車床刀塔上（占用1個刀位），精度保持期長，運行控制穩定可靠，測量操作方式簡潔。

1? ? 工件測量系統硬件、軟件

1.1? ? 硬件

工件測量系統OMP400技術指標（紅外傳輸測頭）：紅外傳輸距離為6 m，重復精度為0.25 μm;打開關閉方式：M代碼打開/關閉，自動打開/延時關閉，旋轉打開/關閉。

1.2? ? 軟件

測量宏程序（存儲在數控系統中，在需要測量時調用），INSPECTION機內測量循環（宏程序）：該軟件提供了如點、圓、凸臺、凹槽、拐角等的檢測程序存儲在數控系統中。用戶根據檢測需要在機床內調用相應的測量循環進行測量。零件加工完成后，可以將檢測數據生成測量報告，并將報告存檔到服務器。

2? ? 在線測量原理

雷尼邵無線測頭由無線接收端和測頭組成。利用雷尼邵測頭對工件等進行在線檢測，通過測量值分析、計算及反饋，可實現加工工件尺寸的實時監控及自動補償。

當測頭移動碰到工件時，接通測頭內部信號，通過無線接收端發送給系統I/O模塊，系統接收到信號后，記錄下當前的數值，利用FANUC系統宏變量功能，在界面顯示相應測量值，用戶可以方便地進行檢測調整（圖1）。

檢測零件加工零點在坐標系中的實際位置，并將檢測值自動更新到加工坐標系中;檢測零件尺寸，如寬度、孔徑、孔深等，并根據測量出的實際值進行判斷，產生后續處理步驟（調整坐標系、刀具參數、加工程序或者讓程序暫停等）。

3? ? 安裝及調試步驟

3.1? ? 測頭安裝調整

數控臥式車床使用測頭時，測頭通過圓柱刀柄可與車床刀塔連接，測頭安裝要與Z軸平行，同時與標準測量環同心，如圖2所示。

3.2? ? 測頭接線與調試

FANUC系列系統測頭信號直接與PMC中的X4.7跳轉信號相連接即可，該接口是此類系統的標準配置。但本機床PMC輸入點數定義輸入信號時，將輸入信號地址分配給了X30-X32，而X4.7未定義，如果重新分配I/O地址，則相應梯形圖也要改變。為了盡可能方便改造，利用系統參數3012對輸入信號進行偏移，這樣工件測量時就可以利用M90喚醒測頭，當測頭觸碰工件時，無線接收端接收到信號，X33.7閉合，通過宏程序系統變量#138記錄測量值。

3.3? ? 測量方法

測量時，先對測頭進行校準，Z軸方向利用測頭觸碰標準環端面，利用程序（不含宏程序）：

O0001

G54;

T0909;

M90;

G65 P9810 Z5. F1000;

G65 P9801 Z0. T1;

G65 P9810 Z100. F1000;

M91;

M30;

再校準X方向，即標定中心位置，移動測頭使測頭觸碰標準環兩內側運行程序：

O0002

T0101;

M90;

G65 P9810 X0. Z-5. F1000;

G65 P9802 X100.T01;

G65 P9810 Z100. F1000;

M91;

M30;

最后測量測頭直徑：

O0003

T0101;

M90;

G65 P9810 X0. Z-5. F1000;

G65 P9803 X標準環直徑 T01;

G65 P9810 Z100. F1000;

M91;

M30;

以上校準完成后，后續可以對加工工件進行測量：

O0004

G54;

T0101;

M90;

G65 P9810 X0.Z10. F1000;

G65 P9810 Z-5. F1000;

G65 P9812 X待測;

M00;

G65 P9810 Z100 F1000;

M91;

M30

測量尺寸可直接在宏變量中查到，用戶可以根據工藝尺寸相應調整加工尺寸。

4? ? 結語

通過對臥式數控車床工件測頭的調試，并與三坐標比較，重復測量精度≤3 μm，完全符合生產要求，這就大大縮短了其自身檢測輔助的時間，提高了生產效率，同時也進一步提高了生產的自動化程度。測量尺寸可直接在宏變量中查到，用戶可以根據工藝尺寸相應調整加工尺寸。

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收稿日期：2020-05-18

作者簡介：張軍（1987—），男，河北衡水人，工程師，主要從事數控機床維修裝調、改造、研發，機電設備改造，維修智能制造自動產線應用與研究等工作。