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Ac a d e m i c 学术 基于 F AN U C系统的在机测量研究 宁波工程学院 一 第五文洋 机械工程学院 一 程鸿 摘要 ： 本文介绍了实现加工中心在机测量的优势 ， 对比了加工中心常用测头 ， 并对装 备 R E N I S H A W MP 1 2 测头的 F AN U C 1 8 M系统为例 ， 编写了在机测量的宏程序 ， 对加工中心实现在机测量有一定指导意义。 前言 制造业发展的趋势必然是提高 自动化程度， 而加工中心则是实现 自动生产 的重要设备，在 加工中心上 实现实时测量能够大幅提升生产效 率和产品质量。实现加工中心上在机测量，即 利 用数控机床 自身结构，结合定位测头，以最 低 的成本 ，实现三坐标测量机 的部分功能。在 机测量，由于受到机床精度、结构 的限制，测 量精度较低，但具有如下优势： 一 是利用企业 己有的机床 设备，实现零件 检测，减少成本投入。 二是对高精度零件 ，可 以进行精加工前预 检 ，控制精加工余量 ，保证精加工的尺寸精度， 提高产品合格率。 三是加工、检测和误差修正集成为一体， 避免多次装夹 引起 的误差，不光提高辅助时间， 更 降低了废品率。 四利用机床支持的 G代码指令编写测量程 序 ，具有易学易操作，自动化程度高的优点。 实现 在机测量需要需要合适 的机床和测头，将 机床与 P c机之间用 R 8 2 3 2接口连接，并编写相 应程序，调用机床 宏程序 ，才能实习机床 的在 机测量。 要实现在机测量在硬件配置上，首先要选 用合适 的测头，不管什么种类的测头，它 的主 要功 能都是采集工件上各 点的坐标信号，并将 它输入到数控系统。测头种类很多，主要分为 工件测头和刀具测头两 大类 。工件测头按照工 作条件分为机械接触式 和光学非接触式两种。 常用 的有机械触发式测头、激光扫描式测头和 显微式测头。激光扫描式测头可对工件表面连 续采样，尤其适用于表面复杂的工件、齿形工 件 的测量；显微式测头利用光学仪器能测量各 种复杂零件 但是，这两种测头 价格 昂贵，且 受工件表 面状况 的限制，如工件表面 的油膜、 金属屑等。机械触发式测头结构简单，价格相 对较低，通过接触力启动机械结构产生信号， 基本不受油膜干扰，具有较高的可靠性。此外， 机械触发式测头还具有安装操作方便、灵活等 触球溺杵 测 主体 弓 l 线 呵 充电电源 刀柄 优点。使用机械式测头只需几个关键点即可得 到规则形状甚至复杂形状 的尺寸。因此，机械 触发式测头是 目前数控机床在机测量技术中普 遍采用的。本文 中采用 的M P 1 2 测头基本结构如 图 1 所示。 要实现在机测量 的关键在机床的宏程序编 写上。主要利用跳跃 指令 G 3 1 实现数据采集， D P R N T实现数据 的输出保存 。 如下程序是测量宽度为2 0 0 m m以内的零件， 执行时，只需将测头基本对准工件 中心，即可 自动测量出零件宽度尺寸。 0 8 0 0 0 ； G 4 0 G 4 9 G 8 0 M 2 7 ； 主轴定位、取消刀偏、刀 补 G 9 1 G 3 1 G O 1 Z 一 2 0 0 F 9 0 0 ： 使 用跳 跃指令，将 测头向下移动，测量 z坐标 # 2 0 0 = # 5 0 2 3 ： 将当前 z 坐标赋予 # 2 0 0 变量 G 9 1 G O Z 5 0 ： 将测头提升至安全高度 X 2 0 0 ： 将测头移动至工件右侧安全区域 G 5 3 G 9 0 G 1 Z # 2 0 0 5 F 1 0 0 0 ： 取消使用工件 坐标系，并将测头移动至工件表面一下 5 m m处 G 9 1 G 3 1 G O I X 一 2 5 0 F 1 0 0 0 ： 使用跳跃指令，将 测头快速移向工件 G O X 5 ： 相对离开工件 5 m m G 1 G 3 1 X 一 1 0 F 1 0 0 使用跳跃指令，低速移动 精确测量 x坐标 # i0 0 = # 5 0 2 1 ： 将工件 X轴 的机 械坐标赋 予 # i0 0变量 G O X I O ： 将测头离开工件至右侧安全区域 Z 5 0 将测头提升至安全 高度 图 I X - 2 5 0 ： 将测头移动至工件左侧安全区域 G 5 3 G 9 0 G 1 Z 2 0 0 1 5 F I O 0 0 ： 取消使用工件 坐标系，并将测头移动至工件表面一下 5 m m处 G 9 1 G 3 1 G O 1 X 1 5 0 F I O 0 0 ： 使 用 跳 跃 指 令，将测头快速移 向工件 G 0 0 X 一 5 ： 相对离开工件 5 m m G 3 1 G 1 X l O F I O 0 ：使用跳跃指令，低速移动 精确测量 x 坐标 # 1 0 1 = # 5 0 2 1 ： 将工件另 一边 x轴 的值赋予 # i0 1 变量 G O X 一 1 0 ： 将测头离开工件至右侧安全区域 Z 5 0 ： 将测头提升至安全高度 # 1 0 2 = A B S # i0 0 一 # i0 1 卜R ；此处 R值应为测 头触球直径 P O P E N ： 数据输出打开指令 D P R N T P 0 1 N T I * * # 1 0 0 ： 输出第一点坐标 D P R N T P O I N T 2 * * # 1 0 1 ： 输出第二点坐标 D P R N T X L E N G T H * # 1 0 2 ： 输出宽度尺寸 P C L O S ： 数据输出关闭指令 M 3 0： 将 以上数据做些修改，可 以方便的测量工 件 Y轴尺 寸，经过变化，也可以测量圆的直径 及曲面的坐标点等。 参考文献： 1 薄敬东等 加工中心在线检测的自动 编程技