基于FANUC系统的在机测量研究

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RENISHAW MP12测头的FANUC18M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。

关键词：加工中心；在机测量；测头；代码编写

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：

一是利用企业已有的机床设备，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PC机之间用RS232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MP12测头基本结构如图所示。

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G31实现数据采集，DPRNT实现数据的输出保存。

如下程序是测量宽度为200mm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。

O8000；

G40G49G80 M27； 主轴定位、取消刀偏、刀补

G91G31G01Z-200.F900； 使用跳跃指令，将测头向下移动，测量Z坐标

#200=#5023； 将当前Z坐标赋予#200变量

G91G0Z50.； 将测头提升至安全高度

X200.； 将测头移动至工件右侧安全区域

G53G90G1Z[#200-5]F1000； 取消使用工件坐标系，并将测头移动至工件表面一下5mm处

G91G31G01X-250.F1000； 使用跳跃指令，将测头快速移向工件

G0X5.； 相对离开工件5mm

G1G31X-10.F100； 使用跳跃指令，低速移动精确测量X坐标

#100=#5021； 将工件X轴的机械坐标赋予#100变量

G0X10.； 将测头离开工件至右侧安全区域

Z50.； 将测头提升至安全高度

X-250.； 将测头移动至工件左侧安全区域

G53G90G1Z[2001-5.]F1000； 取消使用工件坐标系，并将测头移动至工件表面一下5mm处

G91G31G01X150.F1000； 使用跳跃指令，将测头快速移向工件

G00X-5.； 相对离开工件5mm

G31G1X10.F100； 使用跳跃指令，低速移动精确测量X坐标

#101=#5021； 将工件另一边X轴的值赋予#101变量

G0X-10.； 将测头离开工件至右侧安全区域

Z50.； 将测头提升至安全高度

#102=ABS[#100-#101]-R； 此处R值应为测头触球直径

POPEN； 数据输出打开指令

DPRNT[POINT1**#100]； 输出第一点坐标

DPRNT[POINT2**#101]； 输出第二点坐标

DPRNT[X LENGTH*#102]； 输出宽度尺寸

PCLOS； 数据输出关闭指令

M30；

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术研究[J]. 新技术新工艺， 2007，9

[2] 吴长忠等. 基于 F A N U C 数控系统的加工中心在线测量研究[J]. 科技创新导报，2009 NO.26