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        在機(jī)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

        2020-02-25 06:30:12徐工消防安全裝備有限公司江蘇徐州221000
        金屬加工(冷加工) 2020年2期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控系統(tǒng)偏心標(biāo)定

        ■ 徐工消防安全裝備有限公司 (江蘇徐州 221000) 李 云

        工程師 李 云

        隨著我國(guó)《中國(guó)制造2025》行動(dòng)綱領(lǐng)的實(shí)施,工程機(jī)械各主機(jī)廠商都在進(jìn)行以智能制造為目標(biāo)的技術(shù)改造,建設(shè)以創(chuàng)新、綠色、智能為主題,信息化與工業(yè)化深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的智能工廠。智能工廠是指基于全面互聯(lián)、智能控制、安全可靠的工聯(lián)網(wǎng),廣泛采用新一代信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù),綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)生產(chǎn)、檢驗(yàn)檢測(cè)和倉(cāng)儲(chǔ)物流等智能裝備、軟件和控制系統(tǒng)的現(xiàn)代工廠。對(duì)于機(jī)械加工各工序而言,智能制造主要體現(xiàn)為:使用精密夾具定位,應(yīng)用在機(jī)測(cè)量等先進(jìn)技術(shù),自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)原點(diǎn)賦值以及盡量自動(dòng)避免人工干預(yù),實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)化連續(xù)加工,保證工件一致性良好及質(zhì)量穩(wěn)定。

        在機(jī)檢測(cè)主要是指在數(shù)控機(jī)床上,應(yīng)用工件測(cè)頭等功能部件,配合廠商提供的測(cè)量循環(huán)程序,自動(dòng)測(cè)量工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)并自動(dòng)賦值,能夠自動(dòng)測(cè)量平面、傾角、圓孔、凸臺(tái)及凹槽等形狀的坐標(biāo)數(shù)據(jù),并輸出保存在系統(tǒng)變量里面,便于操作工進(jìn)行加工。能夠擴(kuò)展機(jī)床功能,大幅降低工件加工的輔助時(shí)間。目前比較知名的測(cè)頭生產(chǎn)廠商有:英國(guó)雷尼紹公司、海克斯康測(cè)量技術(shù)有限公司以及哈爾濱先鋒機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司。本文以英國(guó)雷尼紹公司的RMP60工件測(cè)頭為例,闡述在機(jī)檢測(cè)技術(shù)的功能及應(yīng)用情況。

        1. RMP60工件測(cè)量軟件的功能分類

        雷尼紹RMP60工件測(cè)頭的軟件按功能分類,主要有三種類型:自動(dòng)測(cè)量功能、手動(dòng)測(cè)量功能和對(duì)話式測(cè)量功能。以日本OKUMA公司的OSP-P300MA數(shù)控系統(tǒng)為例,自動(dòng)測(cè)量功能指通過(guò)執(zhí)行子程序,自動(dòng)測(cè)量工件尺寸。用脈沖手輪將主軸及測(cè)頭移動(dòng)到子程序設(shè)定的起始位置,例如要測(cè)量一個(gè)孔的圓心坐標(biāo),先使用G15H1的指令選擇坐標(biāo)系,再使用脈沖手輪將主軸及測(cè)頭移動(dòng)到孔的大致圓心位置,然后將測(cè)頭移動(dòng)至孔的上端面以下10mm的位置,最后切換到AUTO模式,執(zhí)行以下程序:

        ON7

        MSG (VC2=內(nèi)圓的大概直徑)

        M00

        CALL OO16

        G92X0Y0

        CALL OO10 PMOD=7 PDI=VC2 PUDT=20 POVT=20

        CALL OO20 PHN=VACOD PX=0 PY=0

        CALL OO17

        RTS

        程序執(zhí)行過(guò)程中,系統(tǒng)會(huì)提示輸入VC2的值,即要測(cè)量的孔的大概直徑,程序執(zhí)行結(jié)束后,雷尼紹RMP60測(cè)量出的圓心坐標(biāo)會(huì)自動(dòng)保存在1號(hào)工件坐標(biāo)系中。

        手動(dòng)測(cè)量功能指的是在JOG手動(dòng)模式下,選擇工件測(cè)量的類型,如圖1所示,用脈沖手輪移動(dòng)測(cè)頭,使其碰觸工件邊緣,等待測(cè)頭的紅色指示燈亮起后,系統(tǒng)會(huì)提示保存相關(guān)坐標(biāo)數(shù)據(jù),最后按“工件測(cè)量”按鈕,就能輸出相關(guān)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

        對(duì)話式測(cè)量功能指的是在數(shù)控系統(tǒng)中選擇測(cè)量項(xiàng)目,例如平面測(cè)量、內(nèi)孔測(cè)量、凸臺(tái)測(cè)量及凹槽測(cè)量等,然后在數(shù)控系統(tǒng)操作屏幕上的對(duì)話框中輸入各項(xiàng)測(cè)量參數(shù),如圖2所示,指定孔的直徑、平面位置等內(nèi)容,在JOG模式下,啟動(dòng)測(cè)量循環(huán),就能完成測(cè)量。

        測(cè)量完畢后,系統(tǒng)會(huì)將測(cè)量好的數(shù)據(jù)寫進(jìn)系統(tǒng)變量里面。以測(cè)量孔的圓心為例,測(cè)量程序執(zhí)行完畢后,圓心的坐標(biāo)會(huì)被自動(dòng)寫進(jìn)工件工作系,如圖3、圖4所示。

        圖1 OSP-P300MA數(shù)控系統(tǒng)中RMP60測(cè)頭的測(cè)量項(xiàng)目選擇界面(手動(dòng))

        圖2 SIEMENS 840DSL數(shù)控系統(tǒng)中RMP60測(cè)量項(xiàng)目選擇界面

        圖3 SIEMENS 840DSL數(shù)控系統(tǒng)中RMP60圓孔中心測(cè)量界面

        圖4 執(zhí)行測(cè)量程序前手輪脈沖搖側(cè)針的位置

        2. RMP60工件測(cè)頭的安裝

        先將RMP60的測(cè)針裝到測(cè)頭上,用千分表頂住測(cè)針頂部的紅寶石,先擰緊圖5中序②所示的四顆螺釘,僅需螺釘與測(cè)針剛能接觸即可,保證測(cè)針的跳動(dòng)范圍為±10μm,然后將序①所示的兩顆螺釘擰緊,這里需要注意的是,如果第一步就將序①螺釘擰緊,則后續(xù)測(cè)針就沒(méi)有調(diào)節(jié)量了,因此順序不能顛倒,最后再次調(diào)節(jié)序②所示的四顆螺釘,保證測(cè)針頂部的跳動(dòng)在5μm以內(nèi)。

        圖5 雷尼紹測(cè)針調(diào)節(jié)示意

        還有另外一種調(diào)測(cè)針偏心量的方法,即用對(duì)刀儀來(lái)調(diào)整測(cè)針的偏心量。以Zoller Smile620對(duì)刀儀為例,先將測(cè)頭及刀柄安裝到對(duì)刀儀主軸上,如圖6所示,然后關(guān)閉對(duì)刀儀的“自動(dòng)聚焦”功能,測(cè)量模式選擇“M C—測(cè)量”,輪廓上的切削刃選擇“4”,切削刃形狀選擇“38”,這樣對(duì)刀儀就能在0°、90°、180°和270°四個(gè)方向進(jìn)行偏心量測(cè)量,測(cè)量完畢后,將對(duì)刀儀的“測(cè)量”模式更改為“預(yù)調(diào)”模式,直徑設(shè)為6mm,這樣對(duì)刀儀每自動(dòng)旋轉(zhuǎn)90°,就會(huì)暫停,用扳手調(diào)整四顆螺釘后,點(diǎn)擊OK鍵,直至四顆螺釘全部調(diào)節(jié)完畢,圖7所示是調(diào)整后的測(cè)針在四個(gè)方向的偏心量,標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.003mm,能夠滿足要求。

        圖6 Zoller Smile620半自動(dòng)式對(duì)刀儀

        安裝好雷尼紹測(cè)針后,需要進(jìn)行RMP60測(cè)頭的接線及匹配,這里需要注意,如果是西門子數(shù)控系統(tǒng),機(jī)床廠家接線方式不同,會(huì)造成測(cè)量程序的跳轉(zhuǎn)代碼不同,可以查看NC/PLC變量DB10.DBB107,如圖8所示:如果該數(shù)值的右側(cè)第一位數(shù)值為1,則跳轉(zhuǎn)代碼為MEAS=1;如果該數(shù)值的右側(cè)第二位數(shù)值為1,則跳轉(zhuǎn)代碼為MEAS=2,部分設(shè)備例如對(duì)置式雙面對(duì)鏜加工中心采用雙通道數(shù)控系統(tǒng),主機(jī)的MEAS=1,但副機(jī)的MEAS=2,這就可以將兩側(cè)主機(jī)及副機(jī)DB10.DBB107的值,放在變量R299之中,再修改主機(jī)的參數(shù)R299=1,副機(jī)的參數(shù)R299=2,另外還需要修改雷尼紹公司的參數(shù)設(shè)置程序L9724,設(shè)置RENP[7]=R299,這樣就能在雙通道的對(duì)鏜主機(jī)及副機(jī)上使用同一套測(cè)量程序。

        圖7 使用對(duì)刀儀調(diào)節(jié)好的測(cè)頭偏心量

        圖8 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)相關(guān)變量

        3. 工件測(cè)頭的啟動(dòng)及關(guān)閉

        雷尼紹RMP60工件測(cè)頭在匹配成功后,就能啟動(dòng)測(cè)頭,一般都采用“無(wú)線電開(kāi)啟”的方式啟動(dòng)測(cè)頭,啟動(dòng)測(cè)頭的本質(zhì)就是給測(cè)頭送電,其執(zhí)行M代碼是由機(jī)床廠家自定義的,雷尼紹公司也提供了測(cè)頭的啟動(dòng)程序L9832,首次應(yīng)用這個(gè)L9832程序前,要將機(jī)床廠家的測(cè)頭開(kāi)啟M代碼嵌入L9832中,代碼嵌入的位置如以下程序所示的ADD M/C START CODE HERE的位置。

        %_N_L9832_SPF

        $PATH=/_N_SPF_DIR

        PROC L9832 SAVE DISPLOF

        DEF REAL_REN[8]

        STOPRE

        R33=1

        L9724

        ADD M/C START CODE HERE

        _REN[0]=0

        M5

        同理,雷尼紹的測(cè)頭關(guān)閉代碼L9833在首次使用前,也需要嵌入機(jī)床廠家的測(cè)頭關(guān)閉M代碼。

        4. 工件測(cè)頭的標(biāo)定

        雷尼紹公司在銷售RMP60測(cè)頭時(shí),軟件及硬件是單獨(dú)銷售的,一些比較有實(shí)力的機(jī)床廠家往往只購(gòu)買雷尼紹公司的測(cè)頭硬件,自己設(shè)計(jì)標(biāo)定及測(cè)量程序,同時(shí)德國(guó)SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)制造商也開(kāi)發(fā)了相關(guān)的測(cè)量循環(huán),這樣用戶就有多種選擇,購(gòu)買機(jī)床時(shí),可以指定測(cè)量循環(huán)的制造商,例如筆者公司使用的意大利COLGAR對(duì)鏜就是直接購(gòu)買SIEMENS公司的測(cè)量程序,標(biāo)定程序是CYCLE976,另外一臺(tái)OKUMA五面體加工中心則是OKUMA公司自己設(shè)計(jì)的標(biāo)定程序OO16。

        雷尼紹RMP60測(cè)頭在使用之前要進(jìn)行標(biāo)定(校準(zhǔn)),如圖9所示,標(biāo)定的目的是測(cè)量RMP60測(cè)頭的長(zhǎng)度、半徑誤差及其在X軸、Y軸方向的偏心量。雷尼紹公司一共提供了4個(gè)標(biāo)定程序:L9801長(zhǎng)度標(biāo)定、L9802偏心標(biāo)定、L9803半徑標(biāo)定和L9804測(cè)球矢量半徑值標(biāo)定。

        圖9 工件測(cè)頭校準(zhǔn)

        雷尼紹公司提供了工件標(biāo)定的子程序,但還需機(jī)床廠商或用戶編制標(biāo)定主程序,不同廠商編制的主程序差異較大,這里值得注意的是,測(cè)量測(cè)針在XY方向的偏心量時(shí),機(jī)床最好具有主軸定位準(zhǔn)停的功能,一般配置SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床都有該功能。一般主軸要在SPOS=0及SPOS=180的位置分別測(cè)量并取平均值,這樣才能得到較準(zhǔn)確的數(shù)值,如以下程序所示:

        T1 M6

        D1

        G0 G90 G54

        M35

        G4F1

        SPOS=0

        G90G00X0Y0

        L9800

        R26=-5 R9=3000

        L9810

        L9800

        R7=40

        L9814

        R100=RENC[40]

        R101=RENC[41]

        SPOS=180

        L9800

        R7=40

        L9814

        R100=(R100+RENC[40])/2

        R101=(R101+RENC[41])/2

        R24=R100 R25=R101 R9=500

        上述程序就是在主軸SPOS=0及SPOS=180的位置分別測(cè)量并取平均值,并將該數(shù)值賦值放在R100及R101參數(shù)中。該方法考慮測(cè)針偏心量對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,測(cè)量的結(jié)果比較準(zhǔn)確。

        5. 結(jié)語(yǔ)

        企業(yè)只有提高制造過(guò)程的智能水平,才能保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低人工成本。機(jī)床廠商只有不斷擴(kuò)展機(jī)床功能,分析用戶操作的實(shí)際需求,研究各種在機(jī)測(cè)量方法,并簡(jiǎn)化測(cè)量操作步驟,才能取得長(zhǎng)足的發(fā)展。

        2019年1―11月我國(guó)制造業(yè)投資增長(zhǎng)2.5%

        國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2019年1―11月,工業(yè)投資同比增長(zhǎng)3.7%,增速比1―10月加快0.2個(gè)百分點(diǎn)。其中,采礦業(yè)投資增長(zhǎng)25.3%,增速加快0.2個(gè)百分點(diǎn);制造業(yè)投資增長(zhǎng)2.5%,增速回落0.1個(gè)百分點(diǎn);電力、熱力、燃?xì)饧八a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)投資增長(zhǎng)3.6%,增速加快1.7個(gè)百分點(diǎn)。

        工業(yè)技術(shù)改造投資增長(zhǎng)穩(wěn)健。2019年1―11月,工業(yè)技改投資增長(zhǎng)8.7%,增速高于全部工業(yè)投資5.0個(gè)百分點(diǎn),成為拉動(dòng)工業(yè)投資增長(zhǎng)的重要因素。

        2019年1―11月,高技術(shù)產(chǎn)業(yè)投資同比增長(zhǎng)14.1%,增速高于全部投資8.9個(gè)百分點(diǎn)。

        高技術(shù)制造業(yè)投資增長(zhǎng)14.8%,增速比1―10月加快0.3個(gè)百分點(diǎn),加快運(yùn)行的態(tài)勢(shì)已持續(xù)6個(gè)月。其中,醫(yī)療儀器設(shè)備及儀器儀表制造業(yè)投資增長(zhǎng)24.9%,電子及通信設(shè)備制造業(yè)投資增長(zhǎng)16.5%,計(jì)算機(jī)及辦公設(shè)備制造業(yè)投資增長(zhǎng)14.2%,醫(yī)藥制造業(yè)投資增長(zhǎng)7.8%。

        高技術(shù)服務(wù)業(yè)投資增長(zhǎng)13.1%,增速高于全部服務(wù)業(yè)投資6.4個(gè)百分點(diǎn)。其中,研發(fā)設(shè)計(jì)服務(wù)業(yè)投資增長(zhǎng)31.0%,檢驗(yàn)檢測(cè)服務(wù)業(yè)投資增長(zhǎng)29.7%,電子商務(wù)服務(wù)業(yè)投資增長(zhǎng)28.8%。

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