在線檢測技術(shù)在華中8型數(shù)控系統(tǒng)上的應(yīng)用研究

趙傳彬，許忠保

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430000）

1 前言

如今高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)和智能制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的最重要標(biāo)志。我國正由制造大國向智造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，數(shù)控加工在制造業(yè)中的地位也越來越重要。在現(xiàn)今企業(yè)的數(shù)控設(shè)備越來越多，生產(chǎn)產(chǎn)品為適應(yīng)客戶的定制要求的更敏捷化和小規(guī)?；?，如何提高數(shù)控機(jī)床的加工時效，減少輔助停機(jī)時間，提高數(shù)控設(shè)備利用率和生產(chǎn)效益，顯得至關(guān)重要。零件在批量生產(chǎn)加工時，為保證加工精度就會有大量的準(zhǔn)備和檢測工作，不可避免導(dǎo)致機(jī)床停機(jī)等待。為保證產(chǎn)品的質(zhì)量只有積極對產(chǎn)品進(jìn)行測量，這會大大降低加工效率。當(dāng)前，常規(guī)的數(shù)控加工序前、序中和序后的尺寸檢測及狀態(tài)監(jiān)測工序主要是人工完成，需要專業(yè)的檢測人員，增加職工數(shù)量也就增加用工成本。人工檢測不僅占用大量的時間，而且人為因素對檢測的結(jié)果和精度影響也非常大，對工序間的關(guān)鍵尺寸提取也不容易實(shí)現(xiàn)，降低了數(shù)控設(shè)備的智能化程度和生產(chǎn)效率，一旦人為失誤還會導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量下降，增加廢品率，提高生產(chǎn)成本。因此，人工檢測在效率、質(zhì)量和可靠性方面都存在不穩(wěn)定性。離線檢測是目前很多高精度加工企業(yè)的首選，最典型的就是利用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行離線檢測，加工和檢測分開進(jìn)行，兩者不同步。三坐標(biāo)測量機(jī)檢測精度和功能都能夠滿足絕大部分的檢測要求，精度高，檢測速度快，能進(jìn)行誤差分析報告，智能化程度高。但三坐標(biāo)測量機(jī)對工作環(huán)境和操作人員有特殊要求，且價格昂貴，測量成本高，而且對于檢測精度要求高復(fù)雜的異形零件，選用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行離線測量，需要二次裝夾定位，難免會產(chǎn)生定位誤差。針對這一系列難題，通過在常規(guī)數(shù)控機(jī)床上加裝在線監(jiān)測設(shè)備，不僅能提高檢測的精度和時效性，降低對專業(yè)檢測人員的需求，也能提高數(shù)控設(shè)備的自動化和智能化，提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。

目前貴州省內(nèi)一些中小型準(zhǔn)備制造企業(yè)都購買一定的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，大多通過常規(guī)的CNC加工，現(xiàn)代化的在線監(jiān)測裝置應(yīng)用較少，準(zhǔn)備及檢測工作也是常規(guī)工藝和常用量具完成，輔助和檢測時間占比過高，自動化程度不高，沒有充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的功能，影響企業(yè)的生產(chǎn)效益和社會競爭力。對常規(guī)數(shù)控加工中心進(jìn)行升級改造，在原有軟硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝觸發(fā)式測頭，通過編制控制程序和相應(yīng)的檢測宏程序就構(gòu)成了加工中心在線檢測系統(tǒng)，且成本不高，將三坐標(biāo)測量機(jī)的主要功能移植到了常規(guī)的加工中心上，實(shí)現(xiàn)了在線檢測和反饋控制。采用自動在線檢測裝置應(yīng)用能夠打破傳統(tǒng)測量工作的弊端，自動完成零件精度在線檢測，節(jié)省測量成本，為提高測量精度，提高機(jī)床利用率和生產(chǎn)效率，減少主觀原因造成產(chǎn)品的報廢率，拓展數(shù)控機(jī)床的功能，降低操作者的勞動強(qiáng)度和要求，更加智能的保證加工產(chǎn)品的一致性，非常具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 測頭技術(shù)的應(yīng)用

雷尼紹觸發(fā)式Primo測頭系統(tǒng)，配備陶瓷測桿和紅寶石測球，通過與機(jī)床電器柜的線路連接，在機(jī)床系統(tǒng)里進(jìn)行測量程序的編制等，用于在立式/臥式加工中心上自動設(shè)定加工零點(diǎn)，測量零件尺寸及自適應(yīng)控制（自動根據(jù)檢測值修改程序或者加工參數(shù)），以Primo測頭系統(tǒng)在HNC-818B系統(tǒng)上應(yīng)用為例，介紹在線檢測技術(shù)的應(yīng)用。

測頭的控制線路要與數(shù)控機(jī)床的I/O模塊連接，選擇I/O板空置的輸入輸出點(diǎn)位，HNC-818B系統(tǒng)I/O板，INPUT/HIO-1011P為PNP型，X5.1為24 V進(jìn)入（共用24 V）；OUTPUT/HIO-1021N為NPN型，Y6.1為24 V輸出（共用0 V），接收器電接收器電源供給可以直接取自I/O電源模塊，具體接線：青綠線接X5.1，白色線接Y6.1，紅色線接24 V，褐色和黑色線接0 V，黃綠線接地。

梯形圖編制。進(jìn)入初始級梯圖iEND模塊后，插入ESC BLK跳轉(zhuǎn)功能模塊（選擇輸出功能地址位，寫入3或4，跳轉(zhuǎn)指令就是G31L3或G31L4）、跳轉(zhuǎn)錄入模塊USER IN（功能地址位5或6，對應(yīng)系統(tǒng)變量#1190&32或#1190&64）。鍵入搜索2END模塊，在2END之前插入制作M代碼MGET模塊和M代碼檢測到位MACK模塊。編輯完成后通過載入和保存2個按鍵進(jìn)行保存修改（M105工件測頭開啟，M106測頭關(guān)閉，兩個指令可以互鎖切換）。

用戶變量寫入使能（#500-#999），對應(yīng)參數(shù)10091#設(shè)為1，按索引進(jìn)入修改。宏變量地址定義后就可以在用戶宏界面查看和根據(jù)程序設(shè)定相關(guān)變量。工件測頭標(biāo)定程序和接觸式對刀儀測量宏程序按實(shí)際指定情況編寫。

將檢測技術(shù)融于數(shù)控加工的內(nèi)容之中，采用在線測量的方式，主要是對原有的設(shè)備進(jìn)行升級改造，并將現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)融入傳統(tǒng)制造業(yè)，將在數(shù)控機(jī)床的功能集成、智能化、加工精度和加工效率方面有進(jìn)一步的提升，有利于促進(jìn)加工測量一體化的發(fā)展。對一些中小企業(yè)來說，可以降低經(jīng)濟(jì)和人才方面的壓力，助力其轉(zhuǎn)型升級。