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         摘 要: 介紹了配置華中 8 型數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床使用觸發(fā)式測頭進(jìn)行在線工件測量時，自動測量系統(tǒng)的組成、工作原理以及測量程序的編制方法。
 
       關(guān)鍵詞: 數(shù)控系統(tǒng); 工件測量系統(tǒng); 數(shù)控機(jī)床
 
       隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶使用數(shù)控機(jī)床加工的零件越來越復(fù)雜，用戶對數(shù)控機(jī)床加工出來的成品工件的精度要求也越來越高，對機(jī)床的加工效率要求也越來越高。
 
       在傳統(tǒng)操作方式下，需要操作者在加工之前進(jìn)行手動找正工件和刀具設(shè)定等輔助設(shè)置。在這些輔助操作的過程中，測量精度很大程度上依賴于操作者的經(jīng)驗，操作時間長，加工效率低。特別是在成批量加工工件的時候，加工精度無法保證。
 
       因此，自動工件測量是提高數(shù)控機(jī)床自動化加工水平和保證工件加工精度的有效方法，采用自動工件測量系統(tǒng)，
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       在加工前可協(xié)助操作者進(jìn)行工件的裝夾找正，自動完成工件坐標(biāo)系的設(shè)定，從而可簡化工裝夾具，節(jié)省夾具費用，縮短輔助時間，提高加工效率; 在加工中和加工后可自動對工件尺寸進(jìn)行在線測量，并能根據(jù)測量結(jié)果自動生成誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)反饋到數(shù)控系統(tǒng)，以保證工件的尺寸精度及批量工件的尺寸一致性;采用機(jī)內(nèi)在線測量還可避免將工件移至測量機(jī)測量所帶來的二次誤差，從而可提高加工精度及精度保持性，通過一次切削即可獲得合格產(chǎn)品，大大增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的智能化程度。
 
       1 、工件測量的原理
 
       用于數(shù)控機(jī)床上的工件測量系統(tǒng)由測量硬件和測量軟件程序組成。工件測量系統(tǒng)一般均采用觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)( 如英國 Ｒenishaw 公司的 OMP40 觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)) 。使用時，一般是將觸發(fā)式測頭假設(shè)作為一把刀具安裝在刀庫的某一刀位上 ，用于測量工件尺寸 。當(dāng)?shù)都芤苿印y頭接觸工件時則被觸發(fā)使數(shù)控系統(tǒng)記下測頭位置，數(shù)控系統(tǒng)通過相應(yīng)的程序計算出工件尺寸。在數(shù)控機(jī)床上 ，觸發(fā)式測量系統(tǒng)可以實現(xiàn) XYZ 平面、內(nèi)孔/外圓的測量等等 。觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)通常由觸發(fā)式測頭、信號傳輸和接收器、聯(lián)接
CNC 系統(tǒng)的控制器接口裝置 、坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)采集 、處理和測量誤差補(bǔ)償系統(tǒng) 、測量結(jié)果自動反饋補(bǔ)償系統(tǒng)等幾部分組成 。
 
      測量系統(tǒng)生產(chǎn)廠商，一般會提供測量工件的基本程序和軟件。但是，由于各個數(shù)控系統(tǒng)廠家的不同，機(jī)床用戶的測量工件也各不相同，很多情況下，需要用戶根據(jù)實際情況，自行編寫測量程序。
 
      2 、華中 8 型數(shù)控系統(tǒng)下的工件測量程序的編制思路
 
      在華中 8 型數(shù)控系統(tǒng)中，我們使用宏程序來編制完成工件測量的動作，在測量過程中，使用非模態(tài)調(diào)用方式 G65 來調(diào)用這些宏程序編寫而成的子程序，進(jìn)而達(dá)到工件測量的目的。華中 8 型數(shù)控系統(tǒng)為用戶配備了強(qiáng)大的類似于高級語言的宏程序功能，用戶可以使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)的混合運(yùn)算。此外，宏程序還提供循環(huán)語句、分支語句和子程序調(diào)用語句，可以用于實現(xiàn)加工循環(huán)指令和復(fù)雜工件的加工。G65 的使用格式如下: G65 P _ L _ ［自變量地址字］。其中參數(shù)含義見表 1。

      3 、工件測量的具體實現(xiàn)
 
      在華中 8 型數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)置本測量循環(huán)后，在機(jī)床上用接觸式探針可以對工件進(jìn)行尺寸與角度測量。執(zhí)行表 2 中參數(shù)的測量動作，并且在測量完成后可以自動執(zhí)行工件原點設(shè)定或刀具補(bǔ)償值修正，同時將測量結(jié)果輸出到宏變量中。
 
                                表 1 參數(shù)含義
      
      

      進(jìn)給軸的基本測量移動動作如圖 1 所示:
 
      ( 1) 以快速移動速度 F 進(jìn)給到被測量表面。這樣能有效地到達(dá)跳步信號出現(xiàn)位置，粗略地確定被測量面的表面位置。( 2) 中間的回退移動是使探針離開測量表面，這一過程包括快速移動到跳步位置。( 3) 最后是慢速 Q 向測量表面移動，這次移動中，測量程序?qū)⒂嬎愠稣鎸嵉谋砻嫖恢茫瑴y頭精確碰到工件后，停止移動，等待后續(xù)程序處理數(shù)值。
 
      宏程序?qū)崿F(xiàn)這一測量 Z軸坐標(biāo)的動作過程:調(diào) 用 格 式: G90 /G91G65 P9013 X_Y_Z_ ( F_Q_)備注: XYZ: 測量移動的目標(biāo)位置，只能輸入單個軸，否則不進(jìn)行任何移動。
 
 
      表 4 是 Z 軸測量定位的具體實現(xiàn)，使用以上的基本編程思路，用戶通過擴(kuò)展、組合，就可以編制出適合于不同工件的測量子程序，在機(jī)床上實現(xiàn)使用接觸式探針對工件進(jìn)行尺寸與角度測量。筆者編寫完成的測量子程序中，可以實現(xiàn)以下的測量動作: X /Y /Z 單個平面位置測量; 2 個平面/3 個平面的交點位置測量; 凸臺/凹槽的中點/寬度測量; 內(nèi)孔/外圓的圓心/直徑測量; X /Y /Z 平面角度測量，等等測量功能。并且在測量完成后可以自動執(zhí)行工件原點設(shè)定或刀具補(bǔ)償值修正，同時將測量結(jié)果輸出到宏變量中。
 
      4 、結(jié)語
 
     華中數(shù)控提供的宏程序編程功能十分強(qiáng)大，用戶可以按照具體工件的測量動作和工件檢測要求，使用系統(tǒng)提供的宏編程功能，編制出自己所需要的的測量程序。筆者使用上面的宏程序編程方法，編寫了一套完整的工件測量程序。本 套 工 件 測 量 程序，已經(jīng)在華中數(shù)控系統(tǒng)的用戶處實際使用，特別是在一些航空航天用戶廠家加工復(fù)雜的航空航天零部件的過程中，節(jié)省了加工輔助時間，提高了機(jī)床的加工效率，節(jié)約了整體的加工時間，并且保證了成品工件的精度的一致性，取得了比較好的使用效果，獲得了用戶的認(rèn)可和好評。