MAPOSS測量頭探針安裝及精度控制方法

孫海峰 夏煥金 朱曉明

摘? 要：測量頭的安裝、標定及其自身的精度都會對產品尺寸造成影響，操作人員又難以操作，本文從測量頭線下安裝、校調，線上標定等方面進行分析和說明，有利于操作人員快速掌握MAPOSS測量頭的安裝及精度的控制方法。

關鍵詞：測量頭;探針;在線測量;補償

1在線測量的優點

在生產進程中進行測量確實可以為生產帶來一些好處，從而使得該測量方法成為了進行復雜機加工工作的設備的一項必不可少的特征。生產進程中的工件測量的主要優點：

1）如果有可能要進行測量切削加工，則第一個工件必須滿足規定的要求，即使使用新刀具也是如此;

2）沒有必要將工件松開（這樣對于大重量工件來說，可以減少許多麻煩）;

3）可實現全自動操作;

4）通過確定工件的特征（例如鉆孔，溝槽或凸輪的特征），可以為后續的夾緊操作提供指導;因此就可以節省生產成本、和減少了對高度復雜的夾緊裝置的使用;

5）可實現對刀具磨損的補償，可獲得最佳的機加工精度。

6）車銑加工中心設備上，實現對床頭箱或車-鏜-銑單元的熱補償，使車加工面和銑加工面之間的容許誤差可達到非常小;

2.MAPOSS測量頭的結構

MAPOSS測量頭主要由測量體、探針及刀柄組成，如圖1所示，其中測量測量體與刀柄是通過拉針粗定位，四個可調節螺釘進行精定位和夾緊的，探針和測量體是通過螺紋聯接的。

3.MAPOSS測量頭的校調

測量頭精度的校調主要是要利用高精度對刀儀，調節4個方向的可調螺釘來調節。安裝探針的6mm的球頭回轉精度必須在對刀儀上進行檢測，技術要求是調整刀柄上四個支緊螺絲，要求其回轉精度不得大于0.005mm，同時檢測刃口的選擇必須是球心，第一次調好后，測量頭從對刀儀的主軸拆卸后再安裝，保證重復精度好。探針頭直徑誤差為0.001mm，測量頭在WFL車銑加工中心西門子數控系統中刀具參數輸入時刀具類型為710。

4.MAPOSS測量頭的標定

當測頭剛剛與工件表面接觸時，它不會立即產生切換動作;反之，在它與工件表面產生實際接觸之前，它會略微轉向外側。根據跟蹤方向的不同，該轉動距離也會有所不同;但是，即使經過了較長的一段時間后，仍然可以再現該轉動距離。為了獲得正確的測量結果，必須知道正跟蹤方向和負跟蹤方向（開關滯后）的轉動距離的和。為了得到該補償值，要用一個精度已知的內徑測量裝置來對一個標定環進行測量，從而對測頭進行標定。在標定前，必須先清洗標定環，為了避免由于溫度因素而引起誤差，標定環必須和機床底座具有相同的溫度，標定環如圖4所示。 測量頭標定指令為PROBE （AX， DIS， MP， NUM），各參數含義如下：

AX ：測量軸的名稱，最多 2 個字符的字符串

DIS： 測量距離，增量，實數值

MP： 測量點編號（0 到 200），整數

NUM： 進行平均值計算時的測量次數，整數

測量頭必須位于待測量的特征形貌的內部。在外部標定情況中，測頭必須在特征形貌的外面。第一次測軌跡在靠近起始點的表面上進行。首先，測頭以快速橫移的方式定位到第一個測軌跡表面，并給測量球面半徑和安全距離空出適當的留量。然后由 AX 定義的軸以很快的測量速度對工件進行測軌跡。測軌跡點必須在離開起始位置的測量距離之內，這個測量距離由兩倍的安全距離定義。在第一次測軌跡之后，測量軸稍微回撤，然后以正常的測量進給率重復執行這個測軌跡循環三次。為了保證有充分的重復性，和第一次測量結果相比，單次測軌跡的結果必須在+/- 5 毫米的公差范圍之內。一旦測軌跡完成，測量軸就回到它的初始位置。在外部標定情況中，第一次測 軌跡后面有一個補償運動（補償距離 “F”——帶符號）以確保 第二次測軌跡的表面能安全到達。第二次測量然后以類似的方式執行。編程給出的實際值減去兩次測量值之間的差值，就得到開關滯后，它被輸入到程序給出的標定數據塊中（1-10）。

對于 WFL 提供的切換測頭，在安裝或更換了探測點，或者如果發生了碰撞事故，那么至少要對之進行一次重新標定。由于在更換刀具時，測頭容易受到振動，因此要將測量裝置的調節螺釘牢固地擰緊，這一點也是非常重要的。在正常的工作條件下，切換偏差（其值大約為+/-1um）的可重復性是很高的，并且不會改變，也應當定期重新標定測頭，一般一個星期標定一次。

5.探針標定程序及操作步驟

B軸0°標定時，標準環擦干凈利用磁力吸在卡盤端面上

TLCH1（“PROBE”，0）

M0手動把探針球頭移動標準環內

PRCALIB（2，0.01“Z1”，“Y1”）

M0? ?重復標定直到機床無尺寸差別報警顯示

B軸-90°標定時，標準環擦干凈利用磁力吸在中心架平面上

TLCH1（“PROBE”，-90）B軸9-0°時

M0手動把探針球頭移動標準環內

PRCALIB（1，0.01“X1”，“Y1”）

M0? 重復標定直到機床無尺寸差別報警顯示

6.結語

機床測頭在安裝到CNC加工中心等數控機床上后，將會可以快速地完成工件的在機床上的檢測和自動設定偏置補償值，消除加工精度的分散變化。特別是在首件產品加工尺寸和位置的調試，及批量產品加工中的分中工序上將會節省大量的測量調試時間。同時，還將通過機床測頭的部分功能（如零件精度自動補償功能，加工件的深度、寬度、內徑、外徑等測量功能，機床返程間隙自動顯示功能等）進一步提升機床加工的加工精度，實現了節省機床加工大量輔助時間，減少加工廢品概率的產生。