徐家亮

（臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院,浙江 臺(tái)州 318020）

隨著我國(guó)制造業(yè)水平的不斷提高，對(duì)制造精度的要求也在不斷提高。我國(guó)塑料工業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展迅速成長(zhǎng)，而塑料工業(yè)的發(fā)展是離不開(kāi)塑料模具制造的[1]，可以說(shuō)模具質(zhì)量的好壞直接影響塑料制品的精度。為了提高模具精度，目前高檔數(shù)控機(jī)床上已普遍裝配測(cè)頭等檢測(cè)元件，海德漢系統(tǒng)是著名的高檔數(shù)控系統(tǒng)，其在五軸聯(lián)動(dòng)、力矩電機(jī)、電主軸、檢測(cè)元件等方面都處于世界先進(jìn)行列。

1 循環(huán)功能的運(yùn)用

1.1 海德漢系統(tǒng)

海德漢TNC 640數(shù)控系統(tǒng)是海德漢開(kāi)發(fā)出的第一款實(shí)現(xiàn)銑削、車(chē)削復(fù)合加工的數(shù)控系統(tǒng)，在五軸高速加工領(lǐng)域，如航空航天、模具制造和醫(yī)療等行業(yè)得到較為廣泛的應(yīng)用。

海德漢系統(tǒng)的固定循環(huán)編程功能具有較好的人機(jī)對(duì)話(huà)方式，可直觀地通過(guò)系統(tǒng)顯示器圖形對(duì)話(huà)框完成程序編制。程序基本固化成基本格式，即由Q參數(shù)來(lái)填寫(xiě)，方便靈活。

測(cè)頭循環(huán)功能是海德漢系統(tǒng)的循環(huán)功能中的一個(gè)模塊。使用其他數(shù)控系統(tǒng)的測(cè)頭功能需要編寫(xiě)宏程序來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]，這就對(duì)操作人員的能力有較高要求；而用海德漢系統(tǒng)的測(cè)頭循環(huán)功能，只要將Q參數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)填入循環(huán)中就能實(shí)現(xiàn)，這就大大降低了對(duì)操作者的要求。

1.2 使用探測(cè)循環(huán)（結(jié)合機(jī)床面板，實(shí)現(xiàn)測(cè)頭功能）

若要退出探測(cè)表，按下結(jié)束軟鍵。

2 自動(dòng)測(cè)量和補(bǔ)償工件不對(duì)正量的循環(huán)

（1）采用循環(huán)400、401和402，用參數(shù)Q307基本旋轉(zhuǎn)的默認(rèn)設(shè)置定義測(cè)量結(jié)果是否需用已知角a進(jìn)行修正（參見(jiàn)圖1）。因此，可以測(cè)量工件的相對(duì)任意一條直線(xiàn)1的基本旋轉(zhuǎn)，并建立相對(duì)實(shí)際0 °方向2的參考[3]。

圖1 不對(duì)正量測(cè)量

如果測(cè)針南極的當(dāng)前坐標(biāo)小于第二安全高度坐標(biāo)（由循環(huán)定義），TNC會(huì)沿探測(cè)軸使測(cè)頭退至第二安全高度處，然后再定位至加工面上的第一起始位置。如果探針南極的當(dāng)前坐標(biāo)大于安全高度的坐標(biāo)（由循環(huán)定義），TNC先將刀具移至加工面上的第一個(gè)探測(cè)點(diǎn)處，然后沿探測(cè)軸將測(cè)頭退至測(cè)量高度處。

圖2中各Q參數(shù)含義如下：

圖2 不對(duì)正測(cè)量各Q參數(shù)示意圖

Q263：第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的第一軸坐標(biāo)（絕對(duì)值），沿加工面參考軸的第一觸點(diǎn)坐標(biāo)。

Q264：第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的第二軸坐標(biāo)（絕對(duì)值），沿加工面輔助軸的第一觸點(diǎn)坐標(biāo)。

Q265：第二個(gè)測(cè)量點(diǎn)的第一軸坐標(biāo)（絕對(duì)值），沿加工面參考軸的第二觸點(diǎn)坐標(biāo)。

Q266：第二個(gè)測(cè)量點(diǎn)的第二軸坐標(biāo)（絕對(duì)值），沿加工面輔助軸的第二觸點(diǎn)坐標(biāo)。

Q272：測(cè)量軸(1=第一個(gè)軸/2=第二個(gè)軸)，需測(cè)量的加工面中的軸（1：參考軸=測(cè)量軸；2：輔助軸=測(cè)量軸）。

Q267：移動(dòng)方向(測(cè)頭接近工件的方向），-1表示負(fù)運(yùn)動(dòng)方向，+1表示正方向運(yùn)動(dòng)。

Q261：測(cè)量軸方向的測(cè)量高度（絕對(duì)值），進(jìn)行測(cè)量的沿測(cè)頭軸的球頭中心（=觸點(diǎn)）坐標(biāo)值。

Q320：Set-up clearance（增量值），測(cè)量點(diǎn)與球頭間的附加距離。

Q320：累加至探測(cè)表中的SET_UP。

Q260：Clearance height（絕對(duì)值），刀具與工件（夾具）之間不發(fā)生碰撞沿探測(cè)軸的坐標(biāo)值。

Q301：移動(dòng)到接近高度(0/1)，定義測(cè)頭在兩測(cè)量點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)方式（0：在測(cè)量高度位置的兩測(cè)量點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)；1：兩測(cè)量點(diǎn)間在第二安全高度處運(yùn)動(dòng)）。

循環(huán)401是針對(duì)兩孔的不對(duì)正量測(cè)量，循環(huán)402是針對(duì)兩凸臺(tái)的不對(duì)正量測(cè)量，情況和400類(lèi)似，這里就不贅述了，它們的主要功能是減少人為操作，通過(guò)循環(huán)換算得到更精確的實(shí)際工件擺放位置。

（2）用旋轉(zhuǎn)軸補(bǔ)償?shù)幕拘D(zhuǎn)循環(huán)403。探測(cè)循環(huán)403通過(guò)測(cè)量直線(xiàn)上的兩個(gè)點(diǎn)決定工件的不對(duì)正量。TNC通過(guò)旋轉(zhuǎn)A、B或C軸補(bǔ)償所確定的不對(duì)正量。工件可以被夾持在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的任意位置處，如圖3所示。

圖3 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償示意圖

Q263：第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的第一軸坐標(biāo)。

Q264：第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的第二軸坐標(biāo)。

Q265：第二個(gè)測(cè)量點(diǎn)的第一軸坐標(biāo)。

Q266：第二個(gè)測(cè)量點(diǎn)的第二軸坐標(biāo)。

說(shuō)明：通過(guò)Q263與Q264兩點(diǎn)確定一條直線(xiàn)，再計(jì)算出與線(xiàn)性軸的誤差計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角度，Q265與Q266同理。

Q272：測(cè)量軸(1/2/3,1=參考軸)，1：基本軸=測(cè)量軸；2：輔助軸=測(cè)量軸；3：探測(cè)軸=測(cè)量軸。

圖4 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償Q參數(shù)示意圖

Q267：移動(dòng)方向1(+1=+/-1=-)，測(cè)頭接近工件的方向，-1表示負(fù)運(yùn)動(dòng)方向，+1表示正方向運(yùn)動(dòng)。

Q261：測(cè)量軸方向的測(cè)量高度（絕對(duì)值）。

Q320：Set-up clearance（增量值），測(cè)量點(diǎn)與球頭間的附加距離。

Q260：Clearance height（絕對(duì)值），刀具與工件（夾具）之間不發(fā)生碰撞沿探測(cè)軸的坐標(biāo)值。

3 自動(dòng)設(shè)置原點(diǎn)

3.1 自動(dòng)設(shè)置槽原點(diǎn)

以原點(diǎn)在槽中心為例（循環(huán)408，DIN/ISO：G408），如圖5所示。

圖5 槽設(shè)置原點(diǎn)

（1）根據(jù)定位規(guī)則，TNC用快移速度使測(cè)頭運(yùn)動(dòng)至探測(cè)點(diǎn)1位置。TNC用循環(huán)中數(shù)據(jù)和探測(cè)表中SET_UP列的安全高度數(shù)據(jù)計(jì)算探測(cè)點(diǎn)位置。

（2）測(cè)頭運(yùn)動(dòng)到輸入的測(cè)量高度處并用探測(cè)進(jìn)給速率（F列）執(zhí)行第一次探測(cè)。

（3）測(cè)頭沿平行軸在測(cè)量高度或在第二安全高度運(yùn)動(dòng)至下一個(gè)起點(diǎn)2和探測(cè)第二觸點(diǎn)。

（4）TNC再將測(cè)頭移回第二安全高度，并處理由循環(huán)參數(shù)Q303和Q305確定的原點(diǎn)，并將實(shí)際值保存在以下Q參數(shù)中：

Q166：被測(cè)槽寬實(shí)際值；

Q157：中心線(xiàn)的實(shí)際值。

（5）根據(jù)需要，TNC繼續(xù)沿測(cè)頭軸通過(guò)另一次探測(cè)測(cè)量原點(diǎn)。

3.2 設(shè)置槽原點(diǎn)步驟及程序，如圖6所示

圖6 槽原點(diǎn)步驟及程序

Q321：中心的第一軸坐標(biāo)（絕對(duì)值），沿加工面參考軸的槽中心。

Q322：中心的第二軸坐標(biāo)（絕對(duì)值），槽的中心在加工面輔助軸上。

Q311：槽寬度（增量值），即槽寬，與其在加工面上的位置無(wú)關(guān)。

Q272：測(cè)量軸（1=第一個(gè)軸/2=第二個(gè)軸），需測(cè)量的加工面中的軸（1：參考軸=測(cè)量軸；2：輔助軸=測(cè)量軸）。

Q261：測(cè)量軸方向的測(cè)量高度，進(jìn)行測(cè)量的沿測(cè)頭軸的球頭中心坐標(biāo)值。

Q320：測(cè)量頭與球頭間的附加距離。

Q260：刀具與工件（夾具）之間不發(fā)生碰撞沿探測(cè)軸的坐標(biāo)值。

Q301：移動(dòng)到接近高度，定義測(cè)頭在兩測(cè)量點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)方式（0：在測(cè)量高度位置的兩測(cè)量點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)；1：兩測(cè)量點(diǎn)間在第二高度處運(yùn)動(dòng)）。

Q305：寄存器地址段號(hào)。

Q405：新原點(diǎn)（絕對(duì)值），TNC設(shè)置計(jì)算的槽中心的測(cè)量軸坐標(biāo)。

只要將以上參數(shù)的數(shù)值輸入到各參數(shù)中，就能編制出相應(yīng)程序。

程序如下：

Q321=50；槽中心1的坐標(biāo)。

Q322=50；槽中心2的坐標(biāo)。

Q311=20；槽的寬度。

Q272=1；參考軸是測(cè)量軸。

Q261=-5；進(jìn)行測(cè)量的沿測(cè)頭軸的球頭高度。

Q320=0；測(cè)量頭與球頭間的附加距離。

Q260=20；安全高度。

Q301=0；在測(cè)量高度位置的兩測(cè)量點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)。

Q305=10；輸入表中的號(hào)碼，TNC用于保存槽中心的坐標(biāo)。

Q405=0；cnc設(shè)置計(jì)算的槽中心的測(cè)量軸坐標(biāo)，默認(rèn)為0。

圖7 測(cè)頭工作圖

由于其他測(cè)量等功能同以上類(lèi)似，只是循環(huán)參數(shù)不一樣而已，使用方法完全相同，這里就不再贅述了。

4 結(jié)語(yǔ)

海德漢系統(tǒng)的循環(huán)功能在找正、測(cè)量、補(bǔ)償?shù)确矫娑季哂泻軓?qiáng)大的功能，熟練掌握測(cè)量循環(huán)功能能夠提高安裝效率，進(jìn)而提高塑料模具的精度。