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數控探頭在線檢測和補償加工功能* f, v9 {: T7 M' C& ?. `7 N
中國電科集團第38所制造部精密加工分廠 宗克誠 張寧健% j: @- t+ ]& ? z3 d) R
數控探頭的主要功能2 G+ H2 x9 h8 K5 K# ]
數控探頭作為數控機床的一種加工輔助工具，主要作用是：
' l$ }- g/ ? ?; H: }' S7 j測量內外圓的中心坐標和直徑，其中心坐標可以用來自動設定工件坐標系，可根據其直徑的測量結果修正刀具偏置量。6 s4 f% T! M# T" J
凸臺和凹槽尺寸、位置測量，其中心坐標可以用來自動設定工件坐標系，其寬度測量值可以用來監測尺寸超差情況、修正刀具偏置量等。' \* o5 s; x! C) f p1 C
內外拐角測量，測量直角拐角的頂點坐標，修正工件坐標系。- q" d' \& H C; }4 M- W
單一平面位置測量，根據測得的表面坐標位置，用來自動設定工件坐標系，修正工件坐標系。- o" e* J; m; f. q5 G }7 o( @# ^
這些功能是數控人員經常使用的，但大多數控加工人員只是局限于用數控探頭用來測量標定工件的加工零點，或者是用來測量工件的加工尺寸精度、修正刀具偏置量，對數控探頭的一些深層次功能是不清楚的。在此給大家介紹兩種特殊功能，數控探頭在線檢測功能和數控宏程序數值補償加工功能。數控探頭在線檢測功能可以實現在機床上對工件實施在線檢測，同時將檢測數據保存到 OFF SETTING 刀具表里。結合數控宏程序數值補償加工，實現在線加工% K/ o0 _% _/ R: l% G! K% C
原制造工藝及問題
- r1 I2 }) [3 l0 p" c 如圖所示是一根長7m左右的管型材，在管型材上要加工近100多條耦合槽，耦合槽的寬度及深度公差要求是0.05mm,加工精度要求比較高。8 |: T3 M4 \, B R. Q2 Q
, F$ I+ ^' q( \3 r3 D
以往的加工工藝是在工件上標定X、Y、Z軸的零點，想要保證近100多條槽深度公差是很困難的，因為管型材表面是模具拉伸出來的，表面不加工，7m長的管型材表面不平整而且無規律，經過鉗工整形看，高低差仍相差0.4mm左右。在加工的時候不可能標定近100個Z坐標，每加工一條槽就要修改一次程序，效率低，易出錯。所以當時我們的工藝是將槽的深度不加工到位，根據工件的變形量留0.5mm左右的余量給鉗工銼修，一位鉗工師傅利用專用工具，一天只能銼修出一根工件，費時費力效率非常低，工件的精度、表面粗糙度也不能保證，嚴重影響了生產計劃。為了解決這個問題，我們探索出數控探頭在線檢測功能和數控宏程序數值補償加工功能，徹底解決了該工件的加工瓶頸問題。
1 w$ w! x) b2 l如何實現數控探頭在線檢測
/ {$ B- [2 C3 K2 m$ }& k 要先了解數控探頭在線檢測機床系統識別的幾個關鍵代碼指令：
: f2 h* ~. j+ ~6 u# e$ X4 g$ T （1）G65代碼是激活探頭測量工件表面指令
8 V8 c0 s8 B7 g7 e （2) P9014是防止探頭與工件碰撞的保護指令7 Z4 {) W# \7 _4 }1 C$ W' h
（3）T22是地址號，是指把測量Z坐標的差值，賦值到OFF SET SETTING 刀具表，第22好刀的磨耗里。$ L: B# T |( h' O( n: w
熟悉好以上這些指令后，就要根據工件槽的坐標值編寫探頭在線檢測程序。要仔細準確輸入每條槽坐標值，保證探頭在線檢測程序可執行性。探頭在線檢測程序和我們平日的加工程序編寫時一樣的，檢測程序如下：
0 s; H- R% }2 K! t; Z0 d- E（O0001)
3 x, z2 h7 F3 K7 t# H+ W. }% u T21 M6
: _* B z; Y% \& m4 Z$ v GO G17 G40 G80 G90
# }6 k/ |4 ?' ^4 v, P: ? G0 G90 G58 X10.0 Y0.0
3 Y$ e; P0 [/ ^3 h( T G43 H21 Z10.0
6 z) ~& s5 b) j# E) d% _# ~ G65 P9014 Z10.0 F300（P9014是防止探頭與工件碰撞的保護指令）8 J0 n) _" _4 I* C- ?- {; c/ ~% j
G65 P9018 Z0.0 T22（P9018是測量工件表面指令）
: y4 y2 S, W! K2 f3 HG0 X20.5
1 p" S1 f8 A6 e7 a' }, L8 y$ gG65 P9018 Z0.0 T23
, R8 ^7 o4 a3 L# u/ N* c g7 j, qG0 X35.8
8 C% o" K, D7 H" ^G65 P9018 Z0.0 T24
) J M7 y' N; IG0 X16.2, H+ M8 {" ]( S9 a! m
G65 P9018 Z0.0 T25
& Z; V9 J0 M5 v1 ].........." d( }0 Z; d( w% y. x& s
G65 P9018 Z0.0 T994 N% ~( B5 `, A" c
G0 Z100.0& J9 M2 Y0 f' s" q: F3 j6 d
M30(程序結束）
2 p8 {4 S8 B L9 p* e通過在線檢測程序的執行，就可以得到相對每條槽Z零點坐標的數據差值，這些數據值被保存在OFF SET SETTING 刀具表的磨耗里，有了這些數據差值，就可以在加工程序進行數值補償，通過數控補償保證每條槽的深度達到（50.05）mm的要求。
3 R0 Y$ d6 a+ }/ [如何實現數控宏程序數值補償加工. ?5 W4 m9 E% o9 c j9 |8 h
首先根據每條槽的坐標位置，編寫X Y各加工坐標點；在利用宏指令讀取OFF SET SETTING刀具表的磨耗里的數據差值，相對應每條槽的Z坐標值實現精確差補，保證Z軸方向達到50.05mm精度要求，程序如下：
( T% \" q! m4 E- |. }; i0 ~T6
4 ~+ t$ ^) }* u: c8 NM6/ V' B0 \' |0 U6 V0 W5 j
G0 G17 G40 G80 G909 a3 L& `' d6 r7 E' S' {
G0 G90 G59 X15.0 Y-20.0 M3 S3000. g# F$ \) \6 W; P0 Q
G43 H Z5.0
. H( N' ^# n+ r& z8 IG1 Z[#2022-5.0] F300 M8(#2022 是指讀取刀具磨耗表里，第22號刀位的數據差值。如果探頭測量數據是0.2mm，那G1 Z[#2022-5.0] 實際切削深度是-4.8mm，檢驗時槽的深度正好是0.2+4.8mm=5.0mm）
1 x9 P V( X& G/ M }G1 X11.0 Y20.0 F400
/ p% n. Q5 t/ P0 j- x# w# OG0 Z5.0
0 o. \; _8 h [$ [4 RX24.8 Y-20.0
0 h C, [& }$ d) v8 [$ {& ^2 ^G1 Z[#2023-5.0] F300 (#2023 是指讀取刀具磨耗表里，第23號刀位的數據差值。如果探頭測量數據是-0.15mm，那G1 Z[#2022-5.0] 實際切削深度是-5.15mm，檢驗時槽的深度正好是-0.15+5.15mm=5.0mm)
! h+ x7 j- r, W, B; Y........
- u! o1 W$ y( @; Z4 [G1 Z[#2024-5.0] F300 (#2024 是指讀取刀具磨耗表里,第24號刀位的數據差值)
# M" O$ P/ u0 y* t# n' i% r/ c........
9 B Q3 G* m4 f# W$ FG1 Z[#2099-5.0] F300 (#2099 是指讀取刀具磨耗表里，第99號刀位的數據差值)
}) X" X0 f6 EG0Z200.0
2 A! d! T& r( F( W3 g. W q {: aM9
$ r& C2 ]. u' CM5( z' x! W( ^ ^5 _6 P6 F
M30
) p- n1 d8 N/ n4 F結束6 U! p- v4 b: H+ ~
通過數控探頭在線檢測功能和數控宏指令數值補償加工兩組程序實施，不僅保證工件的加工精度，減輕了手工作業的勞動強度，而且生產效率上大幅度提高，由原來的每天只能生產一件合格的產品，提升到每天生產出6件合格的產品，縮短制造周期和成本，真正實現了數值化制造。(文件整理由GOSH完成。若楓后處理論壇：http://postp.net/） |
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