数控车床测头系统的开发
机床测头知多少？
机床测头知多少？
现在，西方发达国家的工厂已经实现了加工数字化，在中国近几年来越来越多的生产厂家开始使用数控机床，从高端的多轴加工中心到低端的简易数字改装机床。数控机床的应用大大提高了生产能力和生产效率，零件的加工精度和加工速度有了质的飞跃。随着机床的使用，各类生产附件和技术也随之产生和发展，本文就对数控机床测头的应用简单作些介绍。
在数控机床上使用测头进行自动测量，可方便工件的安装调整，简化工装夫具，降低费用，大大缩短机床辅助时间，提高生产效率，同时又可改善数控机床性能，延长机床的精度保持时间，使得数控机床既是加工设备，又具备某些测量功能。机床测头可安装在数控车床、加工中心、数控磨床等大多数数控控机床上。机床测头按功能分类，可分为工件检测测头和刀具测头，按信号传输方式分类，则可分为有线连接式、光学式和无线电式三种方式。一般机床用户要根据机床的具体型号选择合适的配置。
COMP系列机床测头
在数控加工过程中有1/3的时间被工件的装夹找正及刀具尺寸的测量所占去，在传统的工件装夹过程中，操作者采用百分表及芯棒找出基准的位置，然后手工把有关数据输入到数控系统里，以设定工件的坐标系。
采用工件测头系统，可在机床上快速、准确测量工件的位置，直接把测量结果反馈到数控系统中修正机床的工件坐标系。若机床具有数控转台，还可由测头自动找正工件基准面，自动完成诸如基面的调整，工件坐标系的设定等工作。在批量插补加工过程中还可利用测头自动测量工件的尺寸精度，根据测量结果自动修正刀具的偏置量补偿刀具的磨损，以保证工件的尺寸精度及精度的致性，这种机内测量方法，还可避免把工件搬至测量机上测量所带来的二次装夹误差。提高了机床的加工精度及精度保持性，并可延长刀具使用寿命。
机床测头的测针如何选择
机床的精度一直在所有机床行业人士不懈追求的一大要素，数控机床除了依靠自身的材质和优质的工艺外，还可以使用机床测头来提高机床的加工精度。要想利用好机床测头，就必须选择合适的机床测头测针，才能保证机床测头发挥出其精确、精密、高效的测量功能。因此，机床测头测针的选择是十分重要的。
机床测头可安装在数控车床、加工中心、数控磨床等大多数数控机床上。在加工循环中不需人为介入，直接对刀具或工件的尺寸及位置进行测量，并根据测量结果自动修正工件或刀具的偏置量，使同样的机床能加工出更高精度的零件。
作为与机床测头搭配使用的重要数控机床测量系统重要组件，机床测头测针主要是由测球、测杆、测柄三部分组成，是机床测头中作为触发式传感器的测量时的重要执行原件。测针一般根据测球可分为红宝石测针、陶瓷测针和不锈钢钢测针，而根据测杆材料的又可分为陶瓷杆测针、碳化钨测针、不锈钢杆测针、碳纤维测针四类。不同类型的机床测头测针也会影响到机床测头的测量结果。因此在选择机床测头测针的时候应该学会选择最佳的选择方案。
首先，根据加工材料的不同来选择相应的机床测头测针。比如当我们测量比较硬的工件时候，我们可以选择刚性较好的不锈钢测针或碳化钨测针，以确保机床测头测针在探测测量中不会出现弯曲等或弯曲量降至最低等状况。再比如测量一些特定材料加工件时，我们要时刻注意避免机床测头测针与相应材料出现粘附磨损。测量铝材或铸铁材料的加工件时，若选择红宝石机床测头测针会让测针测球上出现粘附磨损现在，导致测量不精确。
其次，根据制造商需要达到的测量精度要求选择机床测头测针。一般情况下，选择测杆越短，测球直径越大或测针组件数越少的测针，机床测头的测量精度就越高。因为，机床测头测针的测杆越长，越容易出现弯曲或变形，影响机床测头测量探测结果。而选择测球直径大，是因为测球直径越大越可以减少接触测量时导致测杆出现碰撞而导致误触发，并且还可以有效的减小相应测量工件表面粗糙度对测量精度的影响。选择测针组件少是因为当测针组件增多时会测针上会增加一个连接点，连接点越多越容易导致测针测杆出现弯曲等状况，同时也会因为组件过多导致机床测头容许的测针长度和重量超标，进而影响到机床测头测针的测量精度。
自动化制造系统—加工设备自动化
1、自动换刀与刀库 加工中心的刀具存取方式有顺序方式和随机方式
两种，刀具随机存取是最主要的方式。 2、触发式测头测量系统
主要用于加工循环中的测量。
3、刀具长度测量系统
用以检查刀具长度正确性以及刀具折断、破损现
象，检测准确度为±1mm。当发现不合格刀具时，测量系
统会发出停车信号。
第三十二页，编辑于星期五：二十二点 二十七 分。
2）标准型（中档） 这类数控机床的功能较全，价格适中，应用较广。标准
型数控机床亦可称为全功能数控机床。
3) 多功能型（高档）
这类数控机床的功能齐全．价格较贵，加工复杂零件的大 中型机床及柔性制造系统、计算机集成制造系统中使用的数控 机床一般为多功能型。
第二十四页，编辑于星期五：二十二点 二十七 分。
置，主轴定向停止装置等组成。 2)在主轴3后端装有一个发磁体4（磁铁块或电磁
铁），磁传感器5能感应到磁块的位置。当磁块对准磁传 感器时，传感器就发出信号，经放大器6放大后，由定向
电路7使主轴电机11立刻停止，主轴停在此位置上。
第二十八页，编辑于星期五：二十二点 二十七 分。
3、自动换刀系统 包括刀具库、自动选刀和自动换刀三项内容
一、加工中心的特点、类型与适用范围
(1) 适用范围广
(2) 加工精度高
(3) 生产率高 加工中心的类型有立式、卧式、五面、龙门等四种
双头数控车床加工桥壳法兰盘端面孔的在线测量
红外 测 头
在 线测量
钻 孔
文献标 识码 ： Ｃ
Ｏｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｆ ｌ ａ ｎ ｇ ｅ ｅ ｎ ｄ ｆ ａ ｃ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ＮＣ ｌ ａ ｔ ｈ ｅ
通过设 定 与 Ｃ轴零点 重 合 ， 如果 按 预 先设 定 的 原 始零 点进行 加工 ， 容 易造 成孔 相 对 外 形 的余 量 不 均 匀甚 至 产生废 品。为 防止发 生 以上 问题 ， 现采 取 方 案 为在 工 件安装 后 ， 针对 每次安 装 的工件都 通过 测头 进行 测量 ， 根据 测量 的数据 修正 起始点 位 置 。测 量原 理是将 测 头 移动 至行程 １位置 ， Ｃ轴 带 动工 件 逆 时 针旋 转 ， 测 头 碰工件外形取测量点 １ 数据 ， 然后 ｃ 轴 顺 时 针 旋 转 碰
不 同直 径 圆周上 。现采 取 的加工 方案 为采 用我 厂生产 的双 头数控 车 床 ， 利 用 伺 服 动 力 刀 架 安 装 ｕ钻 ， 在 精
加工轴 头 的 同时 ， 一 次装 夹 同时 完 成 端 面 孔 的加 工 。
置为机 床 ｃ轴 的原始 零 点 ， 由于工 件 法 兰盘 在 焊接 过 程 中的个体 差异 ， 工 件 初始 加 工 孔 （ 孑 Ｌ 位 １ ） 位 置无 法
马波斯测头
工件测头
OP32
超小型红外传输主轴测头系统
马波斯OP32集成式红外测头的设计用于所有空间有限的机床： 超小的尺寸（Ø32mm） 120°辐射区域（宽角度） 360°激活/关闭信号 防冷却液和铁削等级高 能X/Y调中的刀柄
应用于小型铣床或5轴机床的新型
T18MC/TS30/OTS30 MIDA LASER
T18MC/TS30/OTS30 MIDA LASER
MIDA SET/ MIDA TOOL EYE MIDA LASER TS30/OTS30 MIDA LASER
工件测头
HP测头系列
高性能的接触式测头
数控车床、加工中心、磨床用工件设定 和检测的高性能MIDA接触式测头：
无线电和光学传输工件测头 激光对刀装置 接触对刀 机床监控系统
出众的性能 高稳定性和高可靠性 模块化设计
工件测头
TT测头系列
3D测量的接触式测头
特别为需要测量3D轮廓表面设计的高性能MIDA接触式测头：
理想的空间特性 高稳定性和高可靠性 灵活
工件测头
E83MC - E83WA
红外线传输的主轴测量系统
用于加工中心和铣床工件检测的马波斯红外传输主轴测头系统：
系统模块化 高精度 安装简单
超小红外线接收器：
数控机床位置检测的研究
直 接 决 定机 床 精 度 的 好坏 。完 成 检 测工 作 的 主要 手段 有手工 检测 、离线 检测 和在线检 测 。
主 要特 点 是 按照 监 控软 件 的 控制 逻 辑 ，在 输 入 、
译码 、刀具 补 偿 、进 给 速 度处 理 、 插补 、 位置 控
制 、输入／ 出处 理 、显 示 以及诊 断 等方面 进 行控 输 制 ，其功 能 都通 过 程 序 来实 现 。Ｃ ＮＣ系统 一般 由 中央 处理 存 储 器 和输 入 输 出接 口组成 ， 中央 处 理 器 又 由存储 器 、运 算器 、控 制器和 总线组成 。
标 （ 或给 定值 ）的 任 意变 化 的 自动 控 制 系统 它
捌
是 数控 机 床 的重 要 组 成部 分 ，主 要 任 务是 按 控制 命 令 的 要 求 、对 功 率进 行 放大 、变 换 与调 控 等处 理 ，使 驱动 装 置 输 出 的力矩 、速 度 和位 置 控制 的
非常 灵 活 方便 。用 以实 现 数控 机 床 的进 给 位置 伺
要 ：数控机床位置检测应用很广泛 ，并且很重要。通过数控机床位置检测 ，其中检测装置包括光电 编码器和光栅 ，掌握光电编码器和光栅 的结 构、原 理 ，编程方式及仿真等方面和特点 ，建立 感 性知识 ，能够更好的对数控机床位置检测装置加以应用 。
关键 词：位置检测系统 ；伺服系统 ；测量系统 ；测量探头 ；编程 ；仿真
利用西门子828D系统对测量探头的控制
利用西门子828D系统对测量探头的控制
摘要】：本文阐述了利用西门子828D系统对测量探头进行测量的方法，以及在
对测量探头控制当中出现的问题的解决方法和注意事项。
【关键词】测量探头的结构测量探头的连接测量探头的信号测量探头的PLC控制
1引言
在机床进行零件的加工当中，一个零件加工完成以后，要对这个零件进行检
测直径，对加工后的刀具进行刀具磨损的检测，现在大多数机床采用的是人工的
方式进行测量，需要用测量工具进行测量，而在进行自动生产方式的加工中，要
求测量方式能够用在机床内自动完成，满足这一要求，使用侧头对零件和刀具进
行测量，本文主要讲述如何用西门子828D系统对侧头测量的控制，以及在对测
量侧头控制时出现的一些问题的解决方法和解决技巧加以说明。
2测量探头的结构
在数控机床加工零件之前，要对机床要加工的零件进行检测，检测零件的外
径尺寸，零件的直线长度，还要对刀具的长度进行测量，对刀具在机床坐标系所
处的位置进行测算，这样的操作在加工比较简单的零件，或者加工的零件所需的
工艺比较简单的情况下，可以通过人工测量的方法对零件进行测量，对刀具进行
测量，但是，对要加工的零件的尺寸比较大，或者零件的加工工艺比较复杂，需
要的加工步骤比较多，加工时间很长，经常需要换刀的情况下，那么人工去操作
测量不能满足实际的加工要求，这时需要安装自动测量探头来完成这些操作动作，保证机床在加工中不间断的进行加工，不用操作者去完成工件和刀具测量的操作。测量探头按测量的形式可以分为工件测量和刀具测量，可以对机床上的零件直径，零件的内径等位置与尺寸信息进行测量，刀具测量时可以对刀具的长度进行测量，对刀具的磨损进行测量，测量时要根据不同的情况进行不同的设置。测量探头进
数控机床测头的应用简介
３荷兰 的Ｖ ｎｅ Ｂｉ 公 司 ａｄ ｎｒ ｋ ｎ
该公 司在 几年 前 由英 国 的 Ａ ｄｔ ｕ ｉ Ｍａ — ｃ ｉｉ ｇ ｙ ｔｍ 公司为 其 将一 台普 通车 床 ｈ ｎ ｎ Ｓ ｓｅ 改造成 Ｃ ＮＣ车 床 ， 们要 求机 床 的 加 工精 他 度 达到 ± ６ ｍ。 以往 他们 采 用的 办法是 ， 先 单 ， 下 为 一 测 量 过 程 的 简 单 介 绍 ： １ 粗 略 设 定 刀具 的偏 置 量 ， 以 ＴＯ 然后 试 切 工 件 ， 测 Ｍ ０ 一 Ｇ４ Ｈ Ｉ Ｏ０． 一 Ｎ ｉ ０ Ｇ６ Ｐ９０ｉ 量 出 工 件 的 尺 寸 后 ， 准 确 修 正 刀具 的 偏 ６ ３ ＺＩ ０ ０ ５ ４ 再 Ｘ－１ Ｙ一１ Ｚ一５． ０ ０一 Ｎ １ ２ Ｇ６ ０１ 置 量 ， 用这 种 方 法 必 须 花 费 大 量 的辅 助 ０． ０． Ｆ１ ０ ０ ５ Ｐ９ ２ 采 Ｘ０ Ｙ ０ Ｓｌ— Ｎ ｌ ４ ０ Ｇ６５ Ｐ９ ４ ０１ Ｚｌ Ｏ — Ｏ． 时 间 ， 且 将 带 入 人 为 的 误 差 。现 在 他 们 而 Ｎ１６ ０ Ｇ６ Ｐ９ ４ Ｘ ２ ６． ３ ０． Ｎ １ ８ ５ ０１ ８ Ｙ ０ 一 ０ Ｇ６ 在 机 床 上 安 装 了 一 个 可 动 刀 具 测 量 臂 ５ Ｐ９０ｌ Ｚ－５． Ｎ ｌ ０ Ｇ６５ Ｐ９ ９ Ｄ２０ ４ 一 １ ０ｌ ０． （ ＨＰＡ） 在 进 行 刀 具 测 量 前 手 工 把 其 安 装 ， Ｔｌ ２ Ｈ ０． ＯＭ Ｏ ０５一 Ｎ １ ２ １ Ｇ６５ Ｐ９ ４ ０１ Ｚ２ ０． 到基 座上 ， 其重 复精 度可达 ３ ｍ。然 后 由程 Ｎ ｌ１ Ｇ６５ ４ Ｐ９０１ Ｙ４２ ０一 Ｎ Ｕ ６ ４ ０． Ｇ６５ 序 控 制 对 所 有 刀具 进 行 测 量 。 采 用 这 种 方 Ｐ ０８ ９ ｌ Ｚ５ Ｓ ． ｌ— Ｇ９ Ｇ２ Ｚ ． Ｍ ３ 。其 法 后 ， 件 的 生 产 周期 由 ３天 缩 短 为 ８ 且 ｌ ８ Ｏ一 ０ 工 ｈ， 中 ， 序 中 用 到 了 四个 子 程 序 ， ０ ４为 碰 其 精 度 也 得 到 相 当 提 高 。 程 ０９ ｌ 撞 保护 移 动子 程 序 ； ０ ２为外 拐 角测 量子 ０９ １ 程 序 ， 量 结 束 后 自动 把 拐 角 位 置 设 为 工 ４英 国Ｅ ｐｅｓｎ ｉ ｅｉ 公司 测 ｘｒｓＥｇｎ ｒ ｇ ｅ ｎ 件坐 标 系 Ｇ５ ４的 Ｘ， 轴的 零点 ； ０ ９为 内 Ｙ ０９ １ 该 公 司 为 许 多企 业制 造 高 集 成 度的 零 孔 测量 子 程 序 ， 据 测 量 结 果 将 自动 修 正 件 。零 件 的 质量 要 求 很 高 。这 种 小 批量 的 根 第 ｌ ０号 刀 偏 量 ， 得 的 尺 寸 误 差 储 存 在 第 生 产 特 点 决 定 了在 生 产 中要 花 费很 多 的时 测 ２ 号刀偏中； ９ １ ０ ０ ０ Ｚ向测 量子 程 序 ， ８为 根 间进 行 工 件 的 装 夹 找 正 。 据 测量 结果 将 自动 设 定 工件 坐 标 系 Ｇ５ ４的 他 们 经 常 要 加 工 一 个 大 的 铸 件 ， 寸 尺 Ｚ向零 点 ； 用 机 床 测头 取 得 良好效 益 的 用 的变 化 可达 ３ ｍ ， 使 ａ ｒ ＭＰ测 头 可快 捷 地测 量 出 户 有很 多 ， 面 简 单 的 介 绍 几 个 国 外 的 应 每 个 安 装 在 工 作 台 上 的 工 件 的 位 置 ， 定 下 确
数控机床用测头之在机测量 在线测量 自动对刀 工件自动测量 自动零点设置 德国m&h 海克斯康
因此，当您有任何需求时，请联系我们！
目录
工件测量
4
刀具测量
7
精度
8
信号传输
9
红外触发测头
10
概述
无线电触发测头
11
概述
红外触发测头
12
25.41-HDR
40.00-TX/RX
25.44-HDR
红外接收器
17
91.40-RX/TX/℃
关于m&h
我们一直致力于以客户需求为导向的技术创新、产品制造以及业界典范的 客户满意度，所有这些是我们追求具备杰出品质的触发式测头系统的核心 目标。基于上述宗旨，德国 m&h 公司自 1991 年创立以来，已经成为世界 机床工具行业中测头技术的领先者之一。
公司的创始人和管理董事： Wilfried Veil 和 Wolfgang Madlener
红外线接收器
红外触发测头 红外线接收器 91.40-RX/TX/°C 测头加长组件的应用 星形测针的应用 触测力可调 机械式激活 红外信号激活 三点式触发系统 测头直径 测头长度 信号传输范围 适用于车床
10
25.41-HDR
Ø 25 – 63 mm 110 – 410 mm
4 – 10 m
海德汉新一代机床用测头
３ ６ ０ 。Ｓ Ｉ ＭＳ 系统能够 适合其相应的环境和 目标
行 业 应 用 。 整 套 系统 包 括 了海 克 斯 康计 量 经 过 车 间 应 用 验 证过 的 白光 测 量 传 感 器 和 强 大 的 、基 于 点 云 的软 件 ｊ 二 具， 采 用 简化 的触 摸 屏界 面 ，经过 基础 培 训 的操 作者 就 能 够 监 控 测 量 过 程 ，轻 松 获 得 可 视 化 的 测量 结 果并 识别 问题 的根 源 。
可 视化 和 分析 的软 什 工 具 ，以 及 用 于配 合测 量 任 务
的构什 ，既可 以高效率进行粗加 工 ，也 可以高动态 （ ０ ． ６ ｇ ） 、快速进给 （ ６ ０ ｍｍ／ ｍｉ ｎ ）进行精整加工 ， 能达到 体积精 度 ＜３ ５ ｍ。主轴采用不同的大功率
电 主轴 ，最 大 功率 为 ｌ １ ４ ｋ ｗ ；同 样也 可 以选 用 扭矩 １ ５ ５ ０ Ｎ・ ｍ 和 最高转 速 ６ ３ ０ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ 的 电机 驱 动士 轴 。 机 床 是 通过 有 经验 的 员 的 手 丁刮 研５ ０ ０ 多小时 后 ， 最终 达 到 精 密 度 规 定 的接 触面 平 整 度 、直 线 度 和 垂
海 德 汉｝ 佧 出 了新一 代无 线测 头 ： Ｔ Ｓ ４ ６ ０（ １ 件 测 头 ）和Ｔ Ｐ ４ ６ ０（ ７ 丁 具 测 头 ） ，其 具有 复 合技 术 双 信
数控车床编程与操作项目教程.
一屋不扫，何 以扫天下！
工 厂 5 S 管理实务
上海企达企业管理咨询有限公司
仓库出口的卷帘门都 擦得干干净净
实施清扫后的现场
一尘不染的现场
4．执行4S清洁
操作机床中，保持良好的习惯，将其制度化
5．执行5S修养 规范言行，遵守纪律，并时刻执行安全操作规 程、安全防护措施（工作服、工作帽、眼镜）
1.把百分表插入量表直管轴孔中,压缩百分表一圈,
紧固。
2.选取并安装可换测头,紧固。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.测量时手握隔热装置。
[项目实践]：
检测零件 三、正确使用 4.根据被测尺寸调整零位。用已知尺寸的环规或平 行平面（千分尺）调整零位,以孔轴向的最小尺寸 或平面间任意方向内均最小的尺寸对0位,然后反复 测量同一位置2-3次后检查指针是否仍与0线对齐, 如不齐则重调。为读数方便,可用整数来定零位位 置。 5.测量时,摆动内径百分表,找到轴向平面的最小尺 寸（转折点）来读数。 6.测杆、测头、百分表等配套使用,不要与其他表 混用。
【项目实施】：
四、工装准备
1．刀具准备
机夹外圆刀、镗刀、切断刀。
2．夹具准备
三爪卡盘。
3．测量工具
外圆：游标卡尺、螺旋千分尺 内孔：内径百分表
【项目实施】： 五、加工零件
1．镗刀的对刀
镗刀对刀方法一：镗刀刀尖与已车外圆平齐,
有关数控机床检测系统
有关数控机床的检测系统探讨
摘要：随着数控技术水平的发展，对数控机床在线检测要求越来越高。因此做好数控机床的在线检测技术成为当务之重。本文主要对数控机床在线检测系统的组成、工作原理、编程方式及仿真等方面进行了简单介绍，对了解该领域的技术内容有很大帮助。
关键词：数控机床在线检测技术编程方式
数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，是制造业的加工母机。每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定及加工过程中的工序间检测和加工完毕检测等。针对如何提高加工效率、编程质量、机床安全性、设备利用率和节约刀具成本等问题，研究出了数控机床在线检测技术。在线检测也称实时检测，是一种基于计算机自动控制的检测技术，在加工的过程中实时对刀具进行检测，其检测过程由数控程序来控制，依据检测的结果做出相应的处理。既保证了数控机床精度，扩大数控机床功能，又改善数控机床性能，提高数控机床加工效率。
1、数控机床在线检测系统的组成
数控机床在线检测系统分为两种，一种为直接调用基本宏程序，而不用计算机辅助；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中的结构。数控机床的在线检测系统由机床系统和软件系统组成。机床系统通常由以下几部分组成：
（1）机床本体：机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。
（2）数控装置：数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
OLP40光学车床测头安装指南说明书
安装指南
H-5625-8512-05-B
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雷尼绍文档编号：H-5625-8512-05-B
首次发布：2009.02
修订：2019.12
安全须知 ......................................................................1.1安全须知..................................................................1.1 OLP40基本介绍...............................................................2.1简介 ......................................................................2.1入门...................................................................2.1系统接口 ................................................................2.1 Trigger Logic™ ...........................................................2.2测头模式..................................................................2.2可配置的设定 ...............................................................2.2关闭方式 ................................................................2.2增强型触发滤波器........................................................2.4光学传输模式............................................................2.4光学功率 ................................................................2.4 OLP40尺寸................................................................2.5 OLP40规格................................................................2.6典型电池寿命............................................................2.7系统安装 ......................................................................3.1将OLP40与OMM-2 / OSI或OSI-D
雷尼绍测头的应用
1 绪论
1.1 研究背景
随着科技、生产的快速发展，测量技术日益显著。而相当长的时间内，测量基本上是静态的，即测量对象在测量过程中不变化或没有明显变化，同时，测量大多是“离线”的，而不是“在线”的，即不是在生产制造过程中实现。比如，对于生产，离线的静态测量只能对零部件和成品分别进行检测；而对生产加工的过程则无能为力。如果能对生产制造过程加以检测，即进行所谓的“在线测量”，则不仅可以保证产品质量、增加产量，降低消耗、减少成本、提高效率，而且还可以随时监测甚至排除生产中的潜在问题，保证生产顺利进行。
国际上，上世纪60 年代后期开始，在机测量技术便引起了人们的关注。这一方面是由于科技、生产和社会发展的需要，尤其是质量和效益的挑战；另一方面则是由于传感器技术、微型计算机技术、自动控制技术和图像识别技术等的进展，为在机测量的实现提供了必要的条件。1974 年召开的第一次在机测量国际会议，进一步引起了全世界各国的普遍关注，对在机测量技术的开发与应用起了有力作用。
近年来，基于接触式、非接触式等各种测头的在机测量技术在现代工业领域被广泛应用。触发式测头在国外发展较早，技术也都相对成熟，测头的位置坐标主要通过加工设备的控制系统存储，其精度主要取决于加工设备的定位精度。因此，为了得到较高的测量精度，国内外的研究大多都是采用国外的数控系统和加工设备，比如：FANUC 数控系统等而随着国内加工设备的精度提升，此次采用北京精雕控制系统及其北京精雕高速雕刻中心来完成测头的在机测量研究。对于非接触式测量方式，激光扫描法相对成熟，比如国外大多采用FANUC 数控加工中心上配激光测头，使其附加了数控测量功能，实现了三轴机床上的在机测量。
在线测量技术在前端盖加工中的应用
作 ，机床 按程序通过 轴和尾座 带动 回转夹具 回转 １０ ８
。
，
机床按程序要求用机床机械手 （ 图中未 画出）将触
发式测头 从刀库中调至机床主轴上 ，执行在线测量宏程
序 ，测量 出零 件 ６ Ｓ 基准 的坐标 位 置 ，将此 坐标 ２７
位置通过在线 测量 宏程序设定为零件加工程序的初始原
根据零件结构 （ 图１ 见 ），零件金 属切削加工分 三道工序进行 ：Ｏ ｌ数控车 ， 工端面 Ｐ０ 加
和 ７ ｅ 。 ＯＰ ０ ２６ ２ 数控车５ ３ Ａ基准 端面和 ３ １６ ６ Ｓ ， ｏＰ ｏ￣工 中心 ，采用带Ａ轴 ￣ ２ Ｈ ２ｅ 、 ２７ ３ｓ ｎ
回转 的加 工中心夹具 ， 以 基准端面和 ２８８ ８ｈ 定位夹紧 ， 机床采用在线 自动测量系统 ，在
大增强数控机床的智能化程度。 根据零件的加工工艺要求 ，机床安 装并使 用在线测
量 系统 。经过约六个月的使用 ，加 工了约３ 万件产品 ，使
２ ． 工作原理
如 图３ 所示 ，操 作 工按 要 求 将 零件 装 入 回转 夹具
中 ，打 开 手 动 两 位 四通 液 压 开 关 控 制 阀 （ 图中 未 画
２
结语
采用在线 自 动测量 系统 ，在加 工前 可协 助操 作者进 行 工件的找正 ，自动完成工件坐标 系的设定 ，缩短辅 助 时 间 ，提高加 工效率 ；在加工 中和加工后可 自 动对工件
数控车轮车床自动对互测量装置设计
上 刀架 ２ ． 直 线 导轨 ３ ． 三 维测 头 ４ ． 安 全防护 罩 ５ ． 液 压缸
时ｙ 、ｚ坐标 值 不 为０ （ 见 ４ ）。
此 时 测 出 偏心 量 ，为 使 行 星 架 质心 在 回转 轴 线
上 ，在其最大外圆车 个偏心圆，通过三维模拟测算
２ ）。
５
（ ２ ）轮 对加 工 前 应 放置 在恒 温 １ 作场 地 内 ，
可防 止 因温 度原 因造 成 的测 量 误 差 。 （ ３ ）轮 对踏 面 受 损 严重 时 ，建 议 多次 测 量 直
造及安装精度都提出了很高的要求。
经 多次 实 验 验 证 ，对 刀测 量 装 置 的 准 确性 直 接 影 响 测 量 结 果 ，最 终 反 映 到 加 工 工 件 的 工 作 精 度 上 ，所以 在 使 用时 要注 意 以 一 Ｆ ． ／ Ｌ 点要 求 ： （ １ ）数 控 车 轮 车 床的 工 作场 地 要 保 持恒 温 ，
找 正 、检 测 及 自动 对 丁 Ｊ 技 术 ，同 时 了解到 达 些 先进 技 术 的 应 用可 有 效 节 省 ８ ０ ％ ～９ ０ ％ｆ ｌ ￣ 机 床 调 整 和操
作 时 间 ，提 高 ｒ生 产 效 率 ，降 低 ｒ制 造 与 生 产 成
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数控车床测头系统的开发
摘要院随着现代制造技术的不断发展，我国数控车床测头系统的开发也得到发展。本文分析了测头系统的作用、组成及工作原理，以在数控车床上自动在线测
量孔直径为例，介绍了测头系统测量程序的编制方法，使数控机床的操作变得更
加简单、便捷、精确、高效，同时为其他相关程序的编制提供参考。
Abstract院With the continuous development of modern manufacturing technology, the development of China's CNC lathe probe systemhas also been developed. This paper analyzes the function, composition and working principle of probe system in CNC lathe. Taking theautomatic on-line measurement of the diameter of the hole as an example, it introduces the compiling method of measurement program headsystem, making the numerical control machine tool operation more simple, convenient, accurate, and efficient, and providing reference forthe related program.关键词院在线检测；数控车床；数控编程；测头Key words院on-line inspection；CNC lathe；NC programming；measuring head中图分类号院TG659 文
献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）31-0029-02
0 引言在现代制造技术发展的长河中，数控机床的线性精度和几何精度越来
越高，与之匹配的控制器的功能也越来越强大，这就促使人们开始利用机床本身
配备以测头系统，来实现和替代部分三坐标测量机的检测功能以及机外对刀仪的
功能。同时，测头系统的智能化功能可以大幅度的节约原先使用人工完成的工件
定位、试切、刀具磨损/破损检测所耗费的机床准备时间。使机床的工作效率得到了显见的提高，在此加工过程中的工件质量处于可调控的状态。最终因为加工过
程中的自动化智能化的提高，使废品的发生率接近于零。
1 测头系统的组成及工作原理数控机床在线检测系统由软件和硬件组成。
（如图员所示）硬件部分通常由以下几部分组成：1.1 机床本体机床本体是实现
并实施加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的组件，它的传动部
件的精度直接影响着加工、检测的精度。
1.2 数控系统目前数控机床一般都采用CNC 数控系统，其主要特点是输入存储、数控加工、插补运算以及机床各种控制功能都通过程序来实现减少传统方式食用过多人力的方法而
且更精确。计算机与其他装置之间可通过接口设备联接，当控制对象或功能改变时，只需改
变软件和接口。CNC 系统一般由中央处理存储器和输入输出接口组成，中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。
1.3 伺服系统伺服系统是数控机床控制回路的重要组成部分，用以实现数控机床的进给位置伺服控制和主轴转速（或位置）伺服控制。伺服系统的性能使用效果很大程度是决定机床
加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。
1.4 测量系统测量系统由接触触发式测头、信号传输系统和数据采集系统组成，是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。其中关键部件是测头，使用测头
可在加工过程中进行尺寸测量，根据测量结果自动修改、修正加工程序，增强加工精度，使
得数控机床既是加工设备，又兼具测量机的某种功能。
1.5 计算机系统在线检测系统利用计算机进行测量数据的采集和处理、检测数控程序的生成、检测过程的仿真及与数控机床通信等功能。在线检测系统考虑到运行目前流行Windows
和CAD/CAM/CAPP/CAM 以及VC++等软件，以及减少测量结果的分析和计算时间，一般采用Pentium 级别以上的计算机。
其中测量系统是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。常见
的测头有机械式测头、红外线测头、无线电测头、激光测头等。随着数控加工技术不断发展，红外线测头在数控机床加工领域的作用与效果日益突出。实现数控机床的在线检测时，首先
要生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，测头在一定的距离测量范围内以调整好的固定的速度和一定大小的力与工件接触，接触时接触点的位置在机床坐标系中的坐标值立刻被记忆，并通过红外线传输存储至目标存储地址。
2 测头系统宏程序库的开发应用2.1 ACCU 测头介绍ACCU 测量头采用三坐标测量原理，利用机床系统在线辅助，有效的使用现有坐标，直接进行零件曲面测量，将测量结果进行比对并给出测量报告。
它的优点：淤不需要拆放零件到三坐标测量机上，在机床上面一次完成，提高了工作效率。于不需要专业三坐标人员，CNC 操作人员一人就可以完成，降低了用人成本。盂测量技术成熟稳定体现企业加工实力。
2.2 FANUC 系统相关指令和参数介绍淤郧31 跳转功能指令，在指令执行期间，如果输入一个外部跳转信号，即中断指令执行，转而执行下一个程序段[2]。于#5061 存储跳转信号接通瞬间曾轴机械坐标值。#5062 存储跳转信号接通瞬间赠轴机械坐标值。#5063 存储跳转信
号接通瞬间扎轴机械坐标值。
2.3 在线测量孔直径的思路在数控机床上安装ACCU测量头，测头探测到的数据自动反馈到数控机床的宏变量中。先测量+X，再测-X，然后在中间，先测+Y，再测-Y，并自动判定圆
的大小和圆心位置。
2.4 部分测量子程序的编制%O1(BORE*MEASXY*O)M19 主轴定位#520=30 取测量参考30
环规标准#10=56 参照G56 坐标系IF[#520LT12]GOTO91#[5221+20*[#10-
54]]=#5021#[5222+20*[#10-54]]=#5022#[5223+20*[#10-54]]=#5023-
#5203IF[#10EQ59]GOTO93IF[ABS[#500]GT4.5]GOTO92(D=4)IF[ABS[#501]GT4.5]GOTO92IF[ABS[#50 2]GT5]GOTO92IF[ABS[#503]GT5]GOTO92G#10G90(MEAS*X) 测量
X#110=0N1#110=#110+1WHILE[#110LE2]DO1G04X0.1G31X#101F[#119*0.3]IF[ABS[#5041-
[#101]]GT0.01]GOTO200GOTO300 3 结束语为了充分使用和开发出测头的功能，我们将参数编程与红外线测头结合在一起，使其在很大程度上扩展红外测头的使用范围，从而最终达到使机床在操作上更加简单和精确，加工效率也要大大提高，以此降低加工成本。综上所述，我们可以看到数控系统控制器在未来发展潮流中的不可或缺，测头系统将成为数控机床的重要配件，发挥着不可比拟的作用。
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