数控铣床在线测量功能的开发

数控铣床在线测量功能的开发
鲁淑叶
(四川信息职业技术学院四川广元628017)
摘要针对数控机床工件找正、设定工件坐标系等辅助操作占机时间长、加工效率低的缺点，结合数控系统宏程序功能，将简易式寻边器作为探头使用，使数控机床扩展记录数据、自动计算坐标、自动设定坐标及自动计算测量等功能。

关键词数控铣床宏程序功能在线测量
随着先进制造业的不断发展，数控机床要求加工的零件越来越复杂，精度越来越高。

在数控加工前，需要对工件进行找正、设定工件坐标系等辅助操作，占机时间长、加工效率低。

在数控加工过程中，需要经常对工件进行检测，以调整工艺参数，提高加工精度。

传统的手动测量精度在很大程度上依赖操作者的经验，精度很难保证。

为了提高数控机床的使用效率和工件精度，最好的方法就是购买配有数控测头的高档数控机床或在现有数控机床上加装数控探头，但购买或改造费用太高，一旦操作失误，数控探头很容易报废，本文采用了寻边器与宏程序相结合的办法，实现工件不从机床上取下完成零件的测量与工件坐标系的设定。

1 宏程序中变量介绍
Fanuc数控系统中，宏变量用地址符“#”和变量序号组成，变量分为空变量（＃０）、局部变量、公共变量(#100～#149、#500～#549)和系统变量。

其中局部变量（#1～#33）就是在用户宏程序中局部使用的变量，被调用时参数赋值给变量，公共变量是在宏主体及调用的宏程序中通用的变量，分为保持型变量＃500～＃999与操作型变量＃199 ～＃199两种。

操作型（非保持型）变量断电后就被清零，保持型变量断电后仍被保存。

系统变量是用来读写CNC系统指令或数据的的变量，如刀具偏置值、当前位置数据等，部分系统变量见表1。

表1 宏程序使用的部分统变量
2 宏程序的调用
宏程序格式：G65 P（程序号）＜引数赋值＞；
格式中，G65宏调用代码；P后面的程序号为宏程序主体的程序代码；＜引数赋值＞是由地址符及数值构成，由它给宏主体中所使用的变量赋予实际数值。

地址符与宏变量关系对照表如表2所示。

表2 变量赋值列表
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3 FANUC系统工件测量程序的编制
（1）矩形零件测量路径的规划如图1所示。

(a)矩形外延测量路径
(b)矩形内延测量路径
图1 矩形零件测量路径
其中工件的长度L=X1−X2
2
±D，宽度
L=Y1−Y2
2
±D（零件为凸台时取减号，零件为型
腔时取加号，D为寻边器测头的直径）
工件中心坐标：X0=X1−X2
2
,Y0=X1−X2
2
（2）圆形零件测量路径的规划如图2所示。

(a)圆台测量路线
(b)内孔测量路线
图2 圆形零件测量路径
其中工件中心坐标：X0=X1＋X2
2
,Y0=X1＋X2
2
半径R=X1−X02+Y1−Y02±D（测量
圆台时取减号，测量内孔时取加号，其中D为寻边
器测头的直径）
（3）宏程序编制所使用的变量
宏变量变量说明
#1 寻边器测头直径
#2 凸台（0）与型腔（1）的选择
#5021 X方向机床坐标值
#5221 G54中X工件坐标
#5022 Y方向机床坐标值
#5222 G54中Y工件坐标
#3000 用户宏程序产生的报警或信息
#4102 T代码刀具号
（4）测量宏程序的编制
测量主程序的调用如下：
G65 P9011 A B
A（#1）寻边器测头直径
B（#2）凸台（0）与型腔（1）的选择
测量宏程序编写如下：
O9011 (测量宏程序)
IF[#1 EQ #0] GOTO 990（检查寻边器测头直径
是否定义）
M00（转换至手动状态，移动寻边器，使测头
刚刚与孔壁（或者工件边沿）接触，此时寻边器上
的指示灯会发光）
#501=#5021(读取当前X方向x1点的机床坐标）
M00（换至手动状态，仅在水平方向缓慢移动
产品，直至寻边器上的测头刚刚与孔壁（或者工件
(下转第64页)
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参考文献
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西煤炭科技,2015(02):4-5.
[2] 罗爱华.假设检验在生产中的应用[J ].林业机械与木
工设备,2010(4):3-4.
(上接第50页)
边沿）接触，指示灯亮）
#502=#5021(读取当前X 方向x 2点的机床坐标） #503=[#501+#502]/2(计算工件 X 方向中心点的坐标)
#801=#5221（记录 G54 零偏区中X 轴的中心；）
#5221=#503(将 X 方向中心点坐标赋值到 G54 零偏区中)
M00(转换至手轮状态，在竖直方向移动产品，至寻边器上的测头刚刚与工件侧壁接触)
#504 =#5022(读取当前 Y 方向 Y 1 点的机床坐标；）
M00(在竖直方向缓慢移动产品，直至寻边器上的测头刚刚与孔壁（或者工件边沿）接触（水平方向不动)
#505 =#5022(读取当前 Y 方向 Y 2 点的机床坐标）
#506= [#504+#505]/2(计算工件Y 方向的中心） #802=#5222（记录 G54 零偏区中 Y 轴的中心） #5222=#506（设置 G54 零偏区中 Y 轴的中心)
IF[#13EQ0]GOTO 10
#510=2*SQRT[[#5021-#5221]*[#5021-#5221]+[#5022-#5222]*[#5022-#5222]]+#1(计算工件的直径）
#511=ABS[#502-#501]+#1(计算工件长度尺寸） #512=ABS[#505-#504]+#1(计算工件宽度尺寸） N10
#510=2*SQRT[[#5021-#5221]*[#5021-#5221]+[#5022-#5222]*[#5022-#5222]]-#1(计算工件的直径）
#511=ABS[#502-#501]-#1(计算工件长度尺寸） #512=ABS[#505-#504]-#1(计算工件宽度尺寸） #3006=1(D=#510 L=#511 W=#512 )；（在控制面板上显示工件直径（长度、宽度）各自所对应的变量名）
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[4] 贾鹏,许洪斌.齿轮齿面接触分析TCA 技术及发展动
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N990 #3000=2(Probe radius not defined ) M30； （程序结束）
程序执行完后，系统自动记录并在指定的零点偏置区（G54）中输入工件中心坐标，同时显示出工件直径、工件长度、工件宽度所对应的参数号：#510、#511、#512，这些变量对应的数值保存在 “OFFSET ”界面下。

按下“OFFSET ”软键显示刀具补偿界面。

按软键“MACRO ”显示宏变量页面。

按下“NO.”键，输入变量号然后按“INPUT ”键即可显示该变量的数值。

4 结语
通过对数控机床进行二次开发，结合数控系统宏程序功能，将简易式寻边器作为探头使用，使数控机床扩展记录数据、自动计算坐标、自动设定坐标、自动找正工件及自动计算测量等功能。

经过二次开发后，缩短机床在加工工件前的辅助时间，提高了生产效率，保障零件的质量。

参考文献
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