一、引　言

　　在數(shù)控機(jī)床上對被加工工件進(jìn)行在線自動測量是提高數(shù)控機(jī)床自動化加工水平和保證工件加工精度的有效方法，因此，數(shù)控機(jī)床工件在線自動測量系統(tǒng)是衡量數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的重要特征之一卸矾，已成為購置數(shù)控機(jī)床必不可少的基本選件。采用在線自動測量系統(tǒng)篷浅，在加工前可協(xié)助操作者進(jìn)行工件的裝夾找正填庄，自動完成工件坐標(biāo)系的設(shè)定，從而可簡化工裝夾具客娱，節(jié)省夾具費(fèi)用题琅，縮短輔助時間，提高加工效率圈机；在加工中和加工后可自動對工件尺寸進(jìn)行在線測量歉活，并能根據(jù)測量結(jié)果自動生成誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)反饋到數(shù)控系統(tǒng)，以保證工件的尺寸精度及批量工件的尺寸一致性偏戳；采用機(jī)內(nèi)在線測量還可避免將工件移至測量機(jī)測量所帶來的二次誤差莉歼，從而可提高加工精度及精度保持性，通過一次切削即可獲得合格產(chǎn)品攻泼，大大增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的智能化程度火架。

二、測量系統(tǒng)的組成及工作原理

　　用于數(shù)控車床的工件自動測量系統(tǒng)一般均采用觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)（如英國Renishaw公司的LP2觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)）忙菠。一般可將觸發(fā)式測頭假設(shè)作為一把刀具安裝在刀架的某一刀位上何鸡，用于測量工件尺寸。當(dāng)移動刀架只搁，測頭接觸工件時則觸發(fā)數(shù)控系統(tǒng)記下測頭位置音比，數(shù)控系統(tǒng)通過相應(yīng)的測量軟件計算出工件尺寸俭尖。在數(shù)控車床上氢惋，觸發(fā)式測量系統(tǒng)可以測量回轉(zhuǎn)體零件的外徑、內(nèi)徑稽犁、長度及槽寬等焰望。觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)通常由觸發(fā)式測頭、信號傳輸和接收器已亥、聯(lián)接CNC系統(tǒng)的控制器接口裝置熊赖、坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)采集、處理和測量誤差補(bǔ)償系統(tǒng)虑椎、測量結(jié)果自動反饋補(bǔ)償系統(tǒng)等幾部分組成咱窜，其工作原理如圖1所示。

圖1　數(shù)控車床觸發(fā)式測量系統(tǒng)工作原理框圖

　　觸發(fā)式測頭為常閉觸點式整體單元測頭疚傲，其內(nèi)部為三組等分串聯(lián)觸點觸發(fā)機(jī)構(gòu)寂逛。工作時可將測頭作為一把刀具安裝在轉(zhuǎn)塔刀架的某一刀位上缚扩，當(dāng)移動刀架，測頭接觸到工件時亏铃，測桿出現(xiàn)微量偏移闪妓，使三等分觸點中的一個或二個觸點脫開，由三個觸點構(gòu)成的串聯(lián)電路出現(xiàn)斷路而在瞬間產(chǎn)生一個階躍信號穴眼，此信號通過信號傳輸器用有線（連線）方式或無線（電磁耦合甚庇、紅外輻射）方式傳送至控制器接口，控制器接口將觸發(fā)時產(chǎn)生的帶有不規(guī)則振蕩的信號經(jīng)整形后傳輸至數(shù)控系統(tǒng)没赔，數(shù)控系統(tǒng)接到觸發(fā)信號后發(fā)出中斷信號葵嗦，機(jī)床停止移動并記下此時測頭的位置坐標(biāo)，數(shù)控系統(tǒng)自動將數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的參數(shù)單元取铃，作為變量進(jìn)行運(yùn)算處理暂畴，此時數(shù)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)處理軟件和測量誤差處理軟件計算出工件的尺寸，并及時反饋回數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行刀具自動補(bǔ)償或工件坐標(biāo)調(diào)整吃溅，以保證工件的加工精度溶诞。

三、測量軟件的編制方法

　　對于數(shù)控機(jī)床用戶决侈，合理選用或編制適合自己產(chǎn)品測量需要的測量軟件十分重要螺垢。一般來說，觸發(fā)式測頭可以從專業(yè)生產(chǎn)廠商（如Renishaw公司等）購買赖歌，但由于機(jī)床采用的數(shù)控系統(tǒng)各不相同枉圃，因此測量軟件一般由數(shù)控系統(tǒng)制造商或數(shù)控機(jī)床制造商編制和提供。由于現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)功能強(qiáng)大庐冯，均能提供宏指令系統(tǒng)孽亲，故用戶也可根據(jù)實際需要自行編制測量程序。以SINUMERIK 880數(shù)控系統(tǒng)為例展父。該系統(tǒng)提供給用戶的參數(shù)編程和@代碼使用戶可以自行開發(fā)編制各種固定循環(huán)程序（包括加工與測量循環(huán)程序等）返劲。參數(shù)編程可以完成參數(shù)的定義、賦值及加栖茉、減篮绿、乘、除運(yùn)算狭缰，而@代碼則可完成函數(shù)運(yùn)算羽剪、參數(shù)存取、參數(shù)比較罪靠、有條件和無條件的程序跳轉(zhuǎn)殴燃、邏輯判斷和布爾運(yùn)算、系統(tǒng)存儲器數(shù)據(jù)的輸入季糜、輸出以及程序編輯等多種功能斯荒，完全可滿足用戶編制測量固定循環(huán)程序的需要「宋剑現(xiàn)對參數(shù)編程和@代碼的定義及使用方法作一簡單介紹。

1．參數(shù)編程的定義及基本方法

　　參數(shù)編程（Parameter programming）是用參數(shù)R×××作為數(shù)據(jù)代碼或數(shù)據(jù)地址代碼進(jìn)行編程险丧。參數(shù)在編程中充當(dāng)替代物的角色歼虽，由字母R和三位數(shù)字組成，R代碼從R0～R999共分兩大類九組愧鹊，第一大類R0～R499為通道特定R參數(shù)而灸，其中R0～R200為基本參數(shù)，如：R00～R49為傳遞參數(shù)惩赊，主要用于編制固定循環(huán)和子程序电湘；R50～R99為局部參數(shù)，主要用于編制固定循環(huán)和子程序計算過程中暫存計算結(jié)果鹅经；R100～R199為全局參數(shù)寂呛，主要用于零件程序和子程序的數(shù)據(jù)存貯；R200～R499主要用于系統(tǒng)內(nèi)部瘾晃。第二大類R900～R999為中心R參數(shù)贷痪。

　　參數(shù)可以在數(shù)控加工程序中直接賦值，如R01=10蹦误，也可相互賦值劫拢，如R01=R03；參數(shù)可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算强胰，如R01=R02＋R03舱沧，R01=R02－R03，R01=R02*R03偶洋，R01=R02/R03熟吏。例如：

N10　R01=9.7　R02=－2.1
N20　X=20.3＋R01
N30　Z=19.7－R01

結(jié)果：X=30，Z=10玄窝。

2．@代碼的定義及基本用法

　　@代碼由符號@和三位數(shù)字組成蒲龟，如@×××，其含義為：第一位數(shù)為主群組區(qū)別碼吟因，第二位數(shù)為子群組區(qū)分碼犯渣，第三位數(shù)為定義特定功能势嫁。

　　第一位主群組區(qū)別碼共分7組产歧，分別定義為：@0××為程序結(jié)構(gòu)中的通用指令；@1××為程序中的分支指令水芍；@2××為通用數(shù)據(jù)傳輸指令品庞；@3××為數(shù)據(jù)傳輸指令，從系統(tǒng)內(nèi)存到R參數(shù)存裁；@4××為數(shù)據(jù)傳輸指令斋垫，從R參數(shù)到系統(tǒng)內(nèi)存篷低；@6××為算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令；@7××為NC特定指令届饰。

　　第二位子群組區(qū)分碼和第三位特定功能碼在各主群組中有不同的定義其种，如：@041中的4代表存貯R參數(shù)，1代表需存貯的參數(shù)區(qū)域狸眼；@100中的第一個0代表絕對跳轉(zhuǎn)藤树，后一個0代表無條件跳轉(zhuǎn)；@111中的第一個1代表有條件跳轉(zhuǎn)拓萌，比較碼為1岁钓，最后一個1代表條件為相等。又如：@440中的4代表將R參數(shù)直接置為（寫入）編程坐標(biāo)值微王，0為特定功能屡限。

　　@代碼的功能和作用十分豐富，編程者可根據(jù)編程需要靈活選用炕倘。
　　@代碼在編程中钧大，后面需跟操作數(shù)，主要有三類：K×××為常數(shù)罩旋；R×××為R參數(shù)拓型；P×××為指針。如@100K1000表示無條件跳至第1000句瘸恼，其中正數(shù)為向前跳劣挫，負(fù)數(shù)為向后跳。

　　圖2所示為數(shù)控車床自動測量系統(tǒng)測量軟件設(shè)計框圖东帅。對于采用SINUMERIK880數(shù)控系統(tǒng)的用戶险悲，可以通過@代碼和參數(shù)編程編制出適用的測量程序。

圖2　數(shù)控車床自動測量系統(tǒng)測量軟件設(shè)計框圖

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