數控加工程序中三維觸發式測頭的實踐研究

翟培明

摘要：數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床，三維測頭是一個觸發式的探頭，產品測量是數控加工的重要工作環節，數控加工過程中三維觸發式測頭的應用，能夠有效的提高數控機床的準確性，提高數控機床的性能，節省企業資源，保證良好的工作效率。文章主要針對數控加工中三維觸發式測頭的應用進行研究，希望可以提高數控機床的質量。

關鍵詞：在線測量 三維測頭 數控加工

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0015-01

數控加工工作中，積極的對產量進行測量是產品質量的根本保證，在實際的工作過程中，傳統的測量方式所獲取的數據存在一定的誤差較大，并且測量工具的量程也很小，嚴重限制了測量工作的開展，不能保證機床性能的最大化。三維觸發式測頭的應用能夠打破傳統測量工作的弊端，提高測量工作的質量。

1 三維測頭的工作原理分析

三維測頭是一個觸發式的探頭，存在一根很長的探針，并且在探針上還存在較小的紅寶石球，在實際工作過程中，將該小球固定到產品的表面，該小球就可以感受到很小位移，也被稱之為一個跳躍信號；系統控制中心如果接收到信號，就可以及時的采取相應的措施，保證刀具可以及時停止，并且還能對加工尺寸進行精確計算，能夠及時的和數控裝置進行結合，從而能夠完成一系列的特殊指令以及測量工作。

2 數控機床的跳躍功能分析

在工作開展過程中，如果要使用在線檢測，不僅需要對測頭、控制系統接收脈沖系統進行相應的物理連接，并且還需要控制系統具有一定的跳躍功能。在FANUC系統中，G31屬于跳躍功能，也是非模態下一個G指令，通常情況下都應用在測頭的測量中，具體的指令格式為：G31 （G90/G91） IP_F_，其中IP可以是x、y、z三個軸中任意一個軸。在命令執行過程中，如果不存在SKIP輸入信號，那么就和G10完全相同；如果存在外部的SKIP輸入信號，就可以不同執行指令中沒有完成的部分，可以直接開始下一個程序。

3 型腔的檢測

在檢測過程中，測頭首先接觸的是產品的上表面以及腔底，從而實現對產品深度的測量。如果發生脈沖，Z坐標存在差值就是腔的深度，利此種方式還可以對腔的長度以及深度進行測量。

4 孔中心的尋找

在工作過程中，對于已經存在孔的產品，相應的程序都是以孔為基礎進行編寫。在傳統的工作方式中，不僅工作較為復雜，而且相應的數據還存在一定的誤差。三維測頭的應用，簡化了造成過程，保證了數據的準確性。例如：孔中心位于任意兩弦的交互點的垂直平分線上，工作人員可以先將三維測頭放置在孔內的熱任意位置，然后在對三維測頭對宏進行調整，將測頭移動到孔的中心位置，及時設定相應的坐標。在上述的基礎上編寫的宏，可以用來確定矩形產品的中心。

5 調整磨損補償

在加工工作開展過程中，如果機床外表面的刀具出現一定的破損，就會使得所加工產品的外表面尺寸出現較大的誤差；反之，如果內表面的刀具存在磨損情況，內表面的尺寸就會減小，對于此種問題，工作人員可以通過幾何調整補償解決相應的問題。但是，在實際的處理過程中，如果將破損的刀片更換成為新刀片，需要對原有的幾何補償量進行利用，如果不能找到最初數值，工作人員需要嚴格按照之前的方式從新對最初數值進行測量確定，造作較為復雜，所以，在實際的工作過程中不推薦此種做法。在工作過程中，由于新刀具都是從無磨損開始，然后依據刀具磨損的相關情況進行及時的調整，在刀具更換以后，初始值為零，不用對相應的幾何值進行修改，能夠有效避免補償值的從新設定，都能夠避免重新幾何值進行設定。在應用過程中，由于控制系統所應用的是幾何補償和磨損補償的代數總和，在產品加工過程中，磨損補償呈現負值，幾何補償呈現正值，如果 應用直徑值編程，則所有補償尺寸均為磨損量的二倍。在加工過程中內表面以及外表面刀具的補償方式相同，如圖1所示。

在圖1中，主要是對數控車削補償校正外表面刀具的加工方法，尺寸所處位置的誤差基本相同，所以，在實際工作中，可以選擇任意部分的尺寸作為校正誤差。

圖1中，Z負向25 mm 處，Φ20可以以此作為選擇對象。

6 結語

綜上所述，在數控機床加工中三維觸發式測頭的應用能夠保證刀具以及各項數據的準確性，從而能夠有效提高數控機床產品的質量。在實際應用過程中，工作人員應該及時的對各方面的細節進行控制，只有這樣才能三維觸發式測頭應用效果最大化。

參考文獻

[1]仲興國.三維測頭在數控加工中的應用[J].機床與液壓，2015，43（4）：165-167.

[2]李志渤.一種基于壓電薄膜的三維諧振觸發測頭系統設計[D].合肥工業大學，2014.

[3]崔寧寧，蔡永林，趙滿懷，等.數控機床在線檢測系統觸發式測頭的預行程誤差實驗研究[J].機械制造與自動化，2016，（03）：5-7.