數控銑床在線測量功能的開發

魯淑葉

(四川信息職業技術學院 四川廣元 628017)

隨著先進制造業的不斷發展，數控機床要求加工的零件越來越復雜，精度越來越高。在數控加工前，需要對工件進行找正、設定工件坐標系等輔助操作，占機時間長、加工效率低。在數控加工過程中，需要經常對工件進行檢測，以調整工藝參數，提高加工精度。傳統的手動測量精度在很大程度上依賴操作者的經驗，精度很難保證。為了提高數控機床的使用效率和工件精度，最好的方法就是購買配有數控測頭的高檔數控機床或在現有數控機床上加裝數控探頭，但購買或改造費用太高，一旦操作失誤，數控探頭很容易報廢，本文采用了尋邊器與宏程序相結合的辦法，實現工件不從機床上取下完成零件的測量與工件坐標系的設定。

1 宏程序中變量介紹

Fanuc數控系統中，宏變量用地址符“#”和變量序號組成，變量分為空變量（＃0）、局部變量、公共變量(#100～#149、#500～#549)和系統變量。其中局部變量（#1～#33）就是在用戶宏程序中局部使用的變量，被調用時參數賦值給變量，公共變量是在宏主體及調用的宏程序中通用的變量，分為保持型變量＃500～＃999與操作型變量＃199 ～ ＃199兩種。操作型（非保持型）變量斷電后就被清零，保持型變量斷電后仍被保存。系統變量是用來讀寫CNC系統指令或數據的的變量，如刀具偏置值、當前位置數據等，部分系統變量見表1。

表1 宏程序使用的部分統變量

2 宏程序的調用

宏程序格式：G65 P（程序號）＜引數賦值＞；

格式中，G65宏調用代碼；P后面的程序號為宏程序主體的程序代碼；＜引數賦值＞是由地址符及數值構成， 由它給宏主體中所使用的變量賦予實際數值。地址符與宏變量關系對照表如表2所示。

表2 變量賦值列表

3 FANUC系統工件測量程序的編制

（1）矩形零件測量路徑的規劃如圖1所示。

圖1 矩形零件測量路徑

（2）圓形零件測量路徑的規劃如圖2所示。

圖2 圓形零件測量路徑

（3）宏程序編制所使用的變量

宏變量 變量說明

#1 尋邊器測頭直徑

#2 凸臺（0）與型腔（1）的選擇

#5021X方向機床坐標值

#5221 G54中X工件坐標

#5022Y方向機床坐標值

#5222 G54中Y工件坐標

#3000 用戶宏程序產生的報警或信息

#4102T代碼刀具號

（4）測量宏程序的編制

測量主程序的調用如下：

G65 P9011 A B

A（#1）尋邊器測頭直徑

B（#2）凸臺（0）與型腔（1）的選擇

測量宏程序編寫如下：

O9011 (測量宏程序)

IF[#1 EQ #0]GOTO 990（檢查尋邊器測頭直徑是否定義）

M00（轉換至手動狀態，移動尋邊器，使測頭剛剛與孔壁（或者工件邊沿）接觸，此時尋邊器上的指示燈會發光）

#501=#5021(讀取當前X方向x1點的機床坐標）

M00（換至手動狀態，僅在水平方向緩慢移動產品，直至尋邊器上的測頭剛剛與孔壁（或者工件邊沿）接觸，指示燈亮）

#502=#5021(讀取當前X方向x2點的機床坐標）

#503=[#501+#502]/2(計算工件X方向中心點的坐標)

#801=#5221（記錄 G54 零偏區中X軸的中心；）

#5221=#503(將X方向中心點坐標賦值到G54 零偏區中)

M00(轉換至手輪狀態，在豎直方向移動產品，至尋邊器上的測頭剛剛與工件側壁接觸)

#504=#5022(讀取當前Y方向Y1 點的機床坐標；）

M00(在豎直方向緩慢移動產品，直至尋邊器上的測頭剛剛與孔壁（或者工件邊沿）接觸（水平方向不動)

#505=#5022(讀取當前Y方向Y2 點的機床坐標）

#506=[#504+#505]/2(計算工件Y方向的中心）

#802=#5222（記錄 G54 零偏區中Y軸的中心）

#5222=#506（設置 G54 零偏區中Y軸的中心)

IF[#13EQ0]GOTO 10

#510=2*SQRT[[#5021-#5221]*[#5021-#5221]+[#5022-#5222]*[#5022-#5222]]+#1(計算工件的直徑）

#511=ABS[#502-#501]+#1(計算工件長度尺寸）

#512=ABS[#505-#504]+#1(計算工件寬度尺寸）

N10#510=2*SQRT[[#5021-#5221]*[#5021-#5221]+[#502 2-#5222]*[#5022-#5222]]-#1(計算工件的直徑）

#511=ABS[#502-#501]-#1(計算工件長度尺寸）

#512=ABS[#505-#504]-#1(計算工件寬度尺寸）

#3006=1(D=#510 L=#511 W=#512 )；（在控制面板上顯示工件直徑（長度、寬度）各自所對應的變量名）

N990 #3000=2(Probe radius not defined )

M30； （程序結束）

程序執行完后，系統自動記錄并在指定的零點偏置區（G54）中輸入工件中心坐標，同時顯示出工件直徑、工件長度、工件寬度所對應的參數號：#510、#511、#512，這些變量對應的數值保存在“OFFSET”界面下。按下“OFFSET”軟鍵顯示刀具補償界面。按軟鍵“MACRO”顯示宏變量頁面。按下“NO.”鍵，輸入變量號然后按“INPUT”鍵即可顯示該變量的數值。

4 結語

通過對數控機床進行二次開發，結合數控系統宏程序功能，將簡易式尋邊器作為探頭使用，使數控機床擴展記錄數據、自動計算坐標、自動設定坐標、自動找正工件及自動計算測量等功能。經過二次開發后，縮短機床在加工工件前的輔助時間，提高了生產效率，保障零件的質量。