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工件测头在机床上的加工测量应用

文:武汉重型机床集团有限公司 桂柯、雷学平、吕洪杰 | 2019年第三期 (0) | (0)

摘要:论述工件测头的功用,保护,标定和实际当中的应用举例,在当前技术高速发展的时代,机械设备对智能化求越来越高的情况下,自动测量等装置在设备中的关键应用也更好的体现出来了。我就介绍一下雷尼绍的工件测头如何在机床上的应用。

1.工件测头的功用综述

刀具测头及相关软件的结合使用为用户提供了以下功用:

..内外圆尺寸、位置测量

..凸台及凹槽尺寸、位置测量

..单一平面位置测量

..内拐角位置测量

..外拐角位置测量

..自我保护定位移动

工件测头系统的特点如下:

..精确的测量,找正工件位置,自动修正工件坐标系

..快捷找正夹具位置,减少手工调整时间

..简化夹具设计,降低夹具费用

..进行首件在机测量检查,不需脱机

..提高生产率及批量加工尺寸的一致性

..进行循环中测量,监控工件的尺寸和位置,自动修正偏置量

..缩短机床的辅助时间,提高生产率

..增强无人化加工的信心

..自动操作,避免了对操作者可能引起的伤害

2.为何要对工件测头进行标定

将测头装在机床主轴上进行测量时,并不要求测头的中心线与主轴的中心线重合,允许有一定的安装误差,但需要有良好的装配操作以减少对主轴和刀具定向误差的影响。使用没有标定的测头进行测量会得到不正确的结果。经过标定,测头的安装误差将自动的考虑在测量结果里。

因为每一套测头都是唯一的,因此在下列情况下必须对其进行标定:

..新测头安装好后

..测头被损坏或测头被碰撞后

..重新安装测头的探针后

标定测头有以下三种不同的操作

..用一个镗孔进行标定

..用一个环规进行标定

..标定测头的长度

3.测头的保护

图 1 侧头的保护.png

当测头在机床里移动时,保护测头避免一些与工件、安装物碰撞是很重要的,因此可以使用宏程序L9810建立对测头的保护,在测头上的探针发生碰撞时可以使测头停止移动。

格式:R24=XR25=YR26=ZR9=f

R13=m 

L9810

解释:X=目标位置的X轴坐标

Y=目标位置的Y轴坐标

Z=目标位置的Z轴坐标

f=测头移动的速度

m=触发报警点“noPATHOBSTRUCTED”.

RENC[48]=0;没有测头触发信号

RENC[48]=7;测头错误触发

例子:G1G54X20Y50;移动到测头的上方

T1Z100;移动到安全平面100mm

M19;主轴定向

M59;开启工件测头测量

L9800

R26=10R9=3000;移动到测量平面10mm

L9810;带着测头保护进行测量

R26=0R19=1

L9811;单边测量程序

4.标定测头

在测头使用前,对其进行正确的标定是很重要的。

L9801是测头长度的标定;

L9802是探针与主轴圆心偏差的标定

L9803是探针半径偏差的标定

设定参数:

RENP[4]=1;语言选择为英语

RENP[7]=1;第一测头并为常开输入

1)探针与主轴圆心偏差的标定:使用宏程序L9802在一个镗孔中对测头进行标定

图 2 探针与主轴圆心偏差的标定.png

探针半径偏差的标定.png 

为了测量的精确,必须考虑到探针与主轴中心线的偏差。为解决这个问题,必须在一个使用单刃镗刀镗出的圆孔中对测头进行标定。

为避免机床移动所产生的温差影响,镗孔结束后尽可能的立即进行测头的标定。

标定所获得的数值是一个恒定的值,只有在更换测头或探针的情况下才需重新标定。

标定宏程序自动确定探针与主轴中心线的偏差。偏差值在每次测量宏程序中都会运用到,机床断电后依旧能保持此值。

标定步骤如下:

A.在主轴上放置工件测头的标准刀柄,用手轮方式移动X、Y

轴到镗孔中心上方,移动Z轴将探针进入孔中心5mm处。

B.在MDA方式下输入程序:

M19;主轴定向,使测头发生器对应接受器

M59;开启测头接收

L9800;程序清空

R07=(标准镗孔直径);R参数

L9802;标定宏程序

M30;程序结束

C.动作执行:探针分别在前后左右四个方向,以快速和慢速两次碰撞测头。执行完毕后值写入RENP[2]和RENP[3]中。

RENP[2]为X轴方向中心线偏差值

RENP[3]为Y轴方向中心线偏差值

2)探针半径偏差的标定:使用宏程序L9803在一个镗孔中对测头进行标定

标定步骤如下:

A.在主轴上放置工件测头的标准刀柄,用手轮方式移动X、Y

图 4 侧头长度的标定.png 

轴到镗孔中心上方,移动Z轴将探针进入孔中心5mm处。

B.在MDA方式下输入程序:

M19;主轴定向,使测头发生器对

应接受器

M59;开启测头接收

L9800;程序清空

R07=(标准镗孔直径);R参数

L9803;标定宏程序

M30;程序结束

C.动作执行:探针分别在前后左右四个方向,以快速和慢速

两次碰撞测头。执行完毕后值写入RENP[0]和RENP[1]

3)测头长度的标定:使用宏程序L9801在一个已知平面上对测头进行标定测头长度的标定与设置一把刀具的长度一样。标定所获得的数值是一个恒定的值,只有在更换测头或探针的情况下才需重新标定。

图 5 测量工件角坐标 L9811 的应用.png

标定步骤如下:

A.将测头的近似长度设置在相应的刀具长度偏置表中。必须确认标准量块的Z轴高度是精确的。

B.用手轮方式移动X、Y轴到标准量块的上方,移动Z轴,使探针与工件表面接近(离标准量块平面上方1mm处)。把此时的X、Y、Z轴的坐标系的值设定在工件坐标系G54中。

C.在MDA方式下输入程序:

M19;主轴定向

G01G54X0Y0F1000;测头X、Y移到工件的中心位置

Z100D01;Z轴移到工件上100mm的安全高度

M59;开启测头接收

L9800;程序清空

R26=10(安全距离)R9=500(运动进给率)

L9810;测头保护宏程序

R26=0(Z轴距工件表面的距离)R20=1(当前主轴刀号)

L9801

R26=100

L9810;标定宏程序

M30;程序结束

D.动作执行:探针在标准量块上方,以快速和慢速两次碰撞测头。执行完毕后值写入刀具长度表中相应刀具的磨损量中。

5.测头在实际工作中的主要应用

..测量工件角坐标宏程序L9811

..凸台或键槽的测量和设定宏程序L9812

..圆孔或圆台的测量及圆心的设定宏程序L9814

..内角测量宏程序L9815 

..外角测量宏程序L9816

图 6 凸台或键槽的测量和设定 L9812 的应用.png

(1)测量工件角坐标L9811的应用

该宏程序L9811沿X轴、Y轴或Z轴方向测量工件的单个平面,或所成角的坐标值,并确定其位置误差。该误差可设定成一个工件坐标系,或是刀具补偿。它的大小由公差控制。

可以将测头移动到待测工件的附近,也可将其移动到目标平面的上方,测量结束后,测头返回起始点。

举例:分别测量出1-4的夹角坐标值,并输入到G55的工件坐标系中。

步骤:

图 7 圆孔或圆台的测量程序 L9814 的应用.png 

1)将工件测头放置在主轴上。手动移动X、Y、Z轴坐标将探针放置在工件的三轴顶角处。

2)记录当前的坐标值输入到G54中。

3)将Z轴向上移动,离工件大约100mm。

4)如图测量角1:在MDA或AUTO方式下输入程序:

G54G90G01X0Y0F1000

Z20

X10Y10;XY轴移开尖角

M19;准停

M59;工件测头开启

L9800;程序清除

R24=-10R9=1000;X轴负向移动10mm,以1000RPM的速度

L9810;测头保护程序

R26=-8;Z轴往下移动8mm

L9810;测头保护程序

R24=0R19=2;X轴移动,探针碰撞,值记录到G55中。

L9811;执行测量程序

L9800;程序清除

R25=-20R9=1000;Y轴负向移动20mm,以1000RPM的速度

L9810

R24=10;X轴正向移动10mm

L9810

R25=0R19=2;Y轴移动,探针碰撞,值记录到G55中

L9811;执行测量程序

L9800

Z20;Z轴提升

M60;结束刀具测头指令

M30;结束程序

(2)凸台或键槽的测量和设定L9812的应用

宏程序L9812测量凸台或键槽工件沿X、Y方向的宽度及确定的位置。测量结果可以修正刀具补偿偏置值,也可以设定一个工件坐标系。 

关于凸台:在程序指令中如果包括Z轴变量则表明是一个凸台,否则认为是一个键槽工件。测头按程序指令移动到预设的凸台中心,而且是在工件的上方。执行完自动测量凸台指令后,测头返回初始位置。关于键槽:测头按程序指令移动到预设的键槽中心,并且下到一定的深度。执行完自动测量键槽指令后,测头返回初始位置。

举例:测量出一个凸台中心线的坐标值,并输入到G55的工件坐标系中。

步骤:

1)通过换刀指令将工件测头放置在主轴上。

2)手动移动X、Y、Z轴坐标将探针放置在所测工件凸台大致中心线的位置。

3)记录当前的坐标值输入到G54中。Z轴向上移动,离工件大约100mm。

4)在MDA或AUTO方式下输入程序:

T3M6;当前主轴上为工件测头刀具

G54G90G01X0Y0F1000;移动到G54坐标位置

Z100D1;Z轴距离凸台平面100mm,用D1刀沿。

M19;主轴准停

M59;开启工件测头

L9800;程序清除

R26=10R9=1000;Z轴到达安全距离,以1000Rpm的速度

L9810;测头保护程序

R24=50R26=-10R19=2;X轴移到凸台的外端,Z轴下深10mm,值将记录到G55中。

L9812;自动执行测量。

R26=100;Z轴测量完毕升到100mm处。

L9810;测头保护程序

M60;关闭工件测头指令

M30;程序结束

(3)圆孔或圆台的测量程序L9814的应用

宏程序L9814测量圆台或圆孔的直径和中心位置。测量结果可以修正刀具补偿偏置值,也可以设定一个工件坐标系。 

关于圆台:在程序指令中如果包括Z轴变量则表明是一个圆台,否则认为是一个圆孔工件。测头按程序指令移动到预设的圆台中心,而且是在工件的上方。执行完自动测量圆台指令后,测头返回初始位置。

关于圆孔:测头按程序指令移动到预设的圆孔中心,并且下到一定的深度。执行完自动测量圆孔指令后,测头返回初始位置。

举例:测量圆台直径为50mm的中心坐标值,并输入到G55的工件坐标系中。

步骤:

1)通过换刀指令将工件测头放置在主轴上。

2)手动移动X、Y、Z轴坐标将探针放置在所测工件圆台大致中心线的位置。

3)记录当前的坐标值输入到G54中。Z轴向上移动,离工件大约100mm。

4)在MDA或AUTO方式下输入程序:

T3M6;当前主轴上为工件测头刀具。

G54G90G01X0Y0F1000;移动到G54坐标位置。

Z20D1;Z轴距离凸台平面20mm,用D1刀沿。

M19;主轴准停。

M59;开启工件测头。

L9800;程序清除。

R26=10R9=1000;Z轴到达安全距离,以1000mm/min的速度移动。

L9810;测头保护程序。

R7=50R26=-10R19=2;测量圆台直径为50mm,Z轴向下移动10mm,值将记录到G55中。

L9814;自动执行测量。

R26=50;Z轴上升到50mm的安全距离。

L9810;测头保护程序。

M60;关闭工件测头指令。

M30;程序结束。

6.结语

测头在机床或其它设备上现在有着广泛的应用,能实现多种人工不能达到的效率和精准度,为所有高精度设备提供基础零件的高精度加工,提高产品的智能化层度。



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