基于激光干涉仪的数控机床精度参数化测量通用方法实现.pdf

２０１６ 年 ４ 月 第 ４４ 卷 第 ８ 期 机床与液压 ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ａｐｒ􀆱 ２０１６ Ｖｏｌ􀆱 ４４ Ｎｏ􀆱 ８ ＤＯＩ１０．３９６９／ ｊ􀆱 ｉｓｓｎ􀆱 １００１－３８８１􀆱 ２０１６􀆱 ０８􀆱 ０６０ 收稿日期 ２０１５－０３－１２ 作者简介 叶俊 （１９７４）， 男， 工程硕士， 工程师， 实验师， 研究方向为数控加工、 数控机床维修。 Ｅ－ｍａｉｌ １５７７１３０４１＠ ｑｑ􀆱 ｃｏｍ。 基于激光干涉仪的数控机床精度参数化测量通用方法实现 叶俊 （浙江机电职业技术学院机械工程学院， 浙江杭州 ３１００５３） 摘要 针对激光干涉仪检测数控机床精度时存在的常见问题， 利用 ＦＡＮＵＣ 系统中的用户宏指令功能， 设计了精度检 测的参数化通用方法， 实际检测过程中只需输入相应参数即可实现各种 ＦＡＮＵＣ 系统数控机床的精度测定， 提高了测量 效率。 关键词 参数化程序； 数控机床； 精度检测； 激光干涉仪 中图分类号 ＴＧ６５９ 文献标志码 Ｂ 文章编号 １００１－３８８１ （２０１６） ０８－１７９－２ 数控机床定位精度是指机床各坐标轴在数控装置 控制下运动所能达到的位置精度。 按国家标准和国际 标准化组织的规定 对数控机床的检测， 应以激光测 量为准［１］。 激光干涉仪具有快速、 高精度测量的优 点， 是校准数字机床、 坐标测量机及其他定位装置精 度及线性指标最常用的标准仪器， 目前数控机床的位 置精度检测一般都是由激光干涉仪来完成。 使用激光干涉仪要编写相关的测量程序， 在编制 过程中会出现一些问题 检测时需要的程序数量比较 多， 尽管测量程序一般比较简单， 但是由于需要检测 的轴较多， 因此涉及的程序数量也会比较多， 容易出 现问题； 由于不同的机床厂家设定机床原点的不确定 性， 会引起程序的变化， 一不注意就有可能出错； 一 些检测人员认为机床采用的滚珠丝杆螺距不同， 因此 检测程序只根据当前检测机床编写， 缺乏灵活性。 １ 数控机床精度检测程序参数化设计 １􀆱 １ 参数化通用测量方法流程图 参数化程序通过使用变量而不是特定的尺寸数据 和加工数据来进行编程， 参数化编程包含着决策， 基 于已知数据并带有某种约束［２］。 利用参数设置中对变 量的赋值和表达式对程序进行编辑， 程序通用性强， 简化了数控编程［３］。 通常在数控机床精度检测前已知机床基本参数及 检测相关要求， 这样可利用 ＦＡＮＵＣ 系统用户宏指令 功能将检测程序进行参数化， 将相关数据输入程序后 就能立即用于检测。 （１） 需要输入的数据。 步距 （每次检测的间距， 一般为螺距的整数倍）； 行程 （机床的最大行程）； 检测轴 （需要检测的轴， 分别用 １～６ 代替）； 检测轴 方向 （机床正向回零为 １， 负向回零为－１）； 检测次 数 （根据数控机床定位精度与重复定位精度相关定 义确定， 一般检测定位精度的次数为 ５， 检测重复定 位精度为 ７）。 （２） 检测轴的判断。 通过一系列判断语句， 判 断需要检测的轴并将该轴的数据初始化， 如果检测方 向为正则初始化为 １， 反之为－１； 非检测轴则初始化 为 ０。 （３） 检测轴的运动。 检测轴运动采用增量方式 运动一个步距， 非检测轴则不发生运动， 根据检测要 求暂停相应的时间用于数据采集。 （４） 检测次数。 每检测完一次则减去 １， 最终完 成检测要求。 检测流程图见图 １。 图 １ 检测流程图 １􀆱 ２ 参数化通用测量方法的程序实现 利用参数化编程方式可以输入检测轴名称、 方 向、 行程和检测步距就可以获得正确的检测用程序。 参数化程序如下 Ｏ８８８８／ ／ 程序名 ＃１０１＝５０／ ／ 步距 ＃１０２＝５００／ ／ 行程 ＃１０３＝ ０／ ／ 检测轴为 Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ 时分别输入 １、２、３、４、５、６ ＃１０４＝１／ ／ 检测轴零坐标为最大值时为－１，最小值 时为 １ ＃１０５＝５／ ／ 检测次数 ＃１１１＝０；＃１１２＝０；＃１１３＝０；＃１１４＝０；＃１１５＝ ０；＃１１６ ＝０；＃１２１＝ＩＮＴ［＃１０２／ ＃１０１］；＃１２２＝０／ ／ 变量初始化 ＩＦ［＃１０５ＮＥ１］ＧＯＴＯ１０／ ／ 判断是否为 Ｘ 轴 Ｇ５３Ｇ９０Ｇ０Ｘ０／ ／ Ｘ 轴回机床原点 ＃１１１＝＃１０４／ ／ 定义为 Ｘ 轴 ＧＯＴＯ １００／ ／ 跳转至后续程序 Ｎ１０ＩＦ［＃１０５ＥＱ２］ＧＯＴＯ２０／ ／ 判断是否为 Ｙ 轴 Ｇ５３Ｇ９０Ｇ０Ｙ０／ ／ Ｙ 轴回机床原点 ＃１１２＝＃１０４／ ／ 定义为 Ｙ 轴 ＧＯＴＯ １００／ ／ 跳转至后续程序 Ｎ２０ＩＦ［＃１０５ＥＱ３］ＧＯＴＯ３０／ ／ 判断是否为 Ｚ 轴 Ｇ５３Ｇ９０Ｇ０Ｚ０／ ／ Ｚ 轴回机床原点 ＃１１３＝＃１０４／ ／ 定义为 Ｚ 轴 ＧＯＴＯ １００／ ／ 跳转至后续程序 Ｎ３０ＩＦ［＃１０５ＥＱ４］ＧＯＴＯ４０／ ／ 判断是否为 Ａ 轴 Ｇ５３Ｇ９０Ｇ０Ａ０／ ／ Ａ 轴回机床原点 ＃１１４＝＃１０４／ ／ 定义为 Ａ 轴 ＧＯＴＯ １００／ ／ 跳转至后续程序 Ｎ４０ＩＦ［＃１０５ＥＱ５］ＧＯＴＯ５０／ ／ 判断是否为 Ｂ 轴 Ｇ５３Ｇ９０Ｇ０ＺＢ０／ ／ Ｂ 轴回机床原点 ＃１１５＝＃１０４／ ／ 定义为 Ｂ 轴 ＧＯＴＯ １００／ ／ 跳转至后续程序 Ｎ５０ＩＦ［＃１０５ＥＱ４］ＧＯＴＯ１０００／ ／ 判断是否为 Ｃ 轴， 不为 Ｃ 轴时程序结束 Ｇ５３Ｇ９０Ｇ０Ｃ０／ ／ Ｃ 轴回机床原点 ＃１１１６＝＃１０４／ ／ 定义为 Ｃ 轴 Ｎ１００ Ｍ０／ ／ 暂停，用于检测软件复位 Ｎ１１０Ｇ９１Ｇ０Ｘ＃１１１Ｙ ＃１１２Ｚ ＃１１３Ａ ＃１１４Ｂ ＃１１５Ｃ ＃ １１６／ ／ 移动指定轴 Ｇ４Ｐ１０００／ ／ 暂停 １ ｓ Ｇ９１Ｇ０Ｘ［－＃１１１］Ｙ［－＃１１２］Ｚ［－＃１１３］Ａ［－＃１１４］Ｂ ［－＃１１５］Ｃ［－＃１１６］ ／ ／ 返回移动指定轴 Ｇ４Ｐ３０００／ ／ 暂停 ３ ｓ，用于检测软件设定零位 Ｎ２１０Ｇ９１Ｇ０Ｘ［－＃１１１∗＃１０１］Ｙ［－＃１１２∗＃１０１］Ｚ ［－＃１１３∗＃１０１］Ａ ［－＃１１４∗＃１０１］Ｂ ［－＃１１５∗＃１０１］Ｃ ［－＃１１６∗＃１０１］ ／ ／ 按步距移动指定轴 Ｇ４Ｐ２０００ ／ ／ 暂停 ２ ｓ，用于位置检测 ＃１２２＝＃１２２＋１／ ／ 检测点数 ＩＦ［＃１２２ＬＴ＃１２１］ＧＯＴＯ２１０／ ／ 判断是否到达行程 Ｇ９１Ｇ０Ｘ［－＃１１１］Ｙ［－＃１１２］Ｚ［－＃１１３］Ａ［－＃１１４］Ｂ ［－＃１１５］Ｃ［－＃１１６］ ／ ／ 移动指定轴 Ｇ４Ｐ１０００／ ／ 暂停 １ ｓ Ｇ９１Ｇ０Ｘ［＃１１１］Ｙ［＃１１２］Ｚ［＃１１３］Ａ［＃１１４］Ｂ［＃ １１５］Ｃ［＃１１６］ ／ ／ 反向运动 Ｇ４Ｐ３０００ Ｎ２１０Ｇ９１Ｇ０Ｘ［＃１１１∗＃１０１］Ｙ［＃１１２∗＃１０１］Ｚ［＃ １１３∗＃１０１］Ａ ［＃１１４∗＃１０１］Ｂ ［＃１１５∗＃１０１］Ｃ ［＃１１６ ∗＃１０１］ Ｇ４Ｐ２０００ ＃１２２＝＃１２２－１ ＩＦ［＃１２２ＧＴ０］ＧＯＴＯ２０／ ／ 判断是否回到原点 ＃１０５＝＃１０５－１／ ／ 检测次数减 １ ＩＦ［＃１０５ＧＴ０］ＧＯＴＯ１１０／ ／ 判断是否完成检测次数 Ｎ１０００ Ｍ３０／ ／ 程序结束 ２ 结束语 在实际检测过程中， 该方法具有以下特点 （１） 减少了测量程序编制量， 一个程序即可实 现原先检测时需使用多重程序嵌套才能实现的功能。 （２） 采用参数化方法， 检测时只需修改机床本 身的差异性数据 （步距、 行程、 检测轴、 检测方向 及检测次数等）， 无需针对不同型号机床编制不同检 测程序。 （３） 该检测方法具有通用性， 适用于 ＦＡＮＵＣ 系 统的数控车床、 数控铣床和多轴加工机床。 参考文献 ［１］ 邱海峰．数控机床定位精度检测的方法整理［Ｊ］．新疆有 色金属，２０１４（５）１０４－１０７． ［２］ 斯密德彼得．ＦＡＮＵＣ 数控系统用户宏程序与编程技 巧［Ｍ］．罗学科，赵玉侠，刘瑛，译．北京化学工业出版 社，２００８３－４． ［３］ 苏亚辉．基于宏程序的数控参数化编程方法研究［Ｊ］．模 具技术，２０１４（６）５４－５６． （上接第 １５６ 页） ４ 结论 材料试验系统横梁升降锁紧装置的改装设计完成 后， 试验机整体性能良好， 实现了电动机对横梁的升 降锁紧， 表明了设计方案的可行性与可靠性。 参考文献 ［１］ 伍颖．材料试验的人机界面与安全监控［Ｍ］．武汉中国 地质大学出版社，２００９． ［２］ 王明明．机械安全技术［Ｍ］．北京化学工业出版社， ２００４． ［３］ 何存兴，张铁华．液压传动与气压传动［Ｍ］．２ 版．武汉 华中科技大学出版社，２０００． ［４］ 张策．机械原理与机械设计［Ｍ］．北京机械工业出版 社，２００４． ［５］ 张普庆，杨锦忠，李德俊．电动机及控制线路［Ｍ］．北京 化学工业出版社，２００７． ［６］ Ｍａｎｕａｌ １⁃７⁃６１⁃４ Ｉｎｓｔｒｏｎ （ ３４１１ｓｅｒｉｅｓ） Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ［Ｍ］． ［７］ Ｉｎｓｔｒｏｎ． Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｓｔｉｎｇ［Ｍ］． ０８１机床与液压第 ４４ 卷