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摘要：本文详细阐述了雷尼绍OMP60测头系统与西门子840D系统加工中心配合实现夹具与工件测量方法，包括参数设置、测头校正和测量循环的应用。
关键词：雷尼绍测头；OMP60；在线测量；数控机床
1、引言
在加工中使用的测量探头可进一步提高产品精度和质量的保证能力，现加工设备上使用的测量探头主要有雷尼绍、寻边器、3D测量仪三种，其中雷尼绍具有自动测量、精度高的特点，对该测头及衍生出的在线测量系统的编程应用及其扩展应用研究和使用经验均比较缺乏，目前应用范围也相对狭窄。本文主要对高精度测量测头的应用进行进一步研究，扩展了其应用范围及形成规范的测量程序，提高了产品质量保证能力。
2、测量系统及原理
2.1测头系统连接
OMP60测头系统主要由刀柄、测针、测头和光学接收器组成，光学接收器主要用于传输和处理工件检测测头与数控系统之间的信号，其用于测量工件的测头系统连接示意图（图1）。
图1系统连接示意图
2.2 测量原理
测头的工作原理：在测头内部有一个闭合的有源电路，该电路与一个特殊的触发机构相连接，只要触发机构产生触发动作，就会引起电路状态变化并发出声光信号，指示测头的工作状态；触发机构产生触发动作的唯一条件是测头的测针产生微小的摆动或向测头内部移动，当测头连接在机床主轴上并随主轴移动时，只要测针上的触头在任意方向与工件（任何固体材料）表面接触，使测针产生微小的摆动或移动，都会立即导致测头产生声光信号，通过电缆向外输出一个经过光电隔离的电压变化状态信号。
3、测头标定
3.1 标定目的
安装测头至主轴前，必须在加工系统中输入测头的参数，参数包含测球半径、刀具长度、刀具号，在进行标定之前需在机床上将测头探针的跳动调至0.005mm范围内。
使用前测头必须进行标定测量，因为测头装配在刀柄上测头探针不可能准确地位于主轴线上且刀具长度测量也存在误差，工件测头只是机床通讯测量系统的一个组件，系统的每一个部分都能引入一个测针触发位置与报告给机床的位置之间的常量。如果测头未进行标定，该常量值将在测量中产生误差。 标定测头就是允许测量软件对该常量进行补偿，常量自动存储在数据块GUD6内。
以下情况需对测头进行标定
第一次使用测头系统；
1) 测头上安装新的测针 ；
2) 怀疑测针变形或测头发生碰撞 ；
3) 定期补偿机床机械变化 ；
4) 测头刀柄重新安装。
5) 3.2 标定方法
标定方法有三种：用镗孔标定测头、用环规标定测头、用已知平面标定测头。
用镗孔和环规是用于标定测头直径，在实际生产中，大部分都是利用镗孔进行标定，镗孔可以保证孔的中心线与主轴中心线同心，标定前测量镗孔准确的直径d，标定出的数据为测头相对于主轴中心线的偏心（△X、△Y）、测头的半径（R）及各触发点有效半径值（+X、-X、+Y、-Y）。
用已知平面标定测头的长度，可以使用标准量块获取已知平面在机床坐标系中的实际位置基于以上需求可利用加工中心加工的工件孔、面特征进行标定。
4、在线测量的实践应用
4.1 找正基准孔建立坐标系
产品在精加工时为保证加工精度会以设计基准为工序基准，建立工序基准通常先用雷尼绍检测夹具上的原点套，将检测原点套上的值偏移至夹具的定位基准，再根据产品的定位基准与设计基准之间距离平移至设计基准从而建立工序基准进行工序加工。
按上述平移得到工序基准，由于每台工件定位位置不可能完全相同故存在误差（定位误差）及前面工序加工尺寸存在一定偏差，利用测头在机床运行前进行设计基准测量，以设计基准孔测量的实际中心位置为原点建立工件坐标系，减少基准之间相互转换误差，实现找正基准孔建立坐标系加工(图4)。
图4 找正基准孔
一个测量点程序：
; MESSEN X POSITIV
N230 _KNUM=0 _EVNUM=0 _MVAR=1000 _SETVAL=R0/2
N240 _MA=1 _TZL=0 _MD=1 _K=1 _VMS=300
N250 _PRNUM=1 _NMSP=1
N260 _FA=5
N270 _TDIF=10 _TSA=10 _TLL=-10 _TUL=10
点测量参数设置，点的理论值_SETVAL为半径的正向，测量轴_MD为1即X轴
N280 CYCLE978
点测量指令
N290 STOPRE
N300 R21=_OVR[4]
将测量点的实际值赋值给R21
在此应用中使用点测量孔的X左右\Y上下四个点，每个点测量旋转180°实现两次测量通过计算得孔中心位置代替孔的测量，这样就可以避免标定补偿值不准或未调整测头使用带来的误差，但效率相比孔直接测量有所降低。
结语
本文结合了雷尼绍测头技术研究对测头原理、标定进行阐述，结合840D数控系统加工中心测头在线测量研究，再融合程序判断识别自动补偿输入实现高精度自动化生产，解决工序转换过程中误差等问题。在线测量技术应用在加工中心，既节省了加工时间又提高了加工精度能够及时有效防止废品的产生，保障产品质量。
参考文献：
[1]靳宣强、姜秀丽 浅析数控机床在线测量技术，现在制造技术与装备2009
[2]王辉林 雷尼绍OMP60测头系统在变速箱生产中的应用 重型汽车 18-19
[3]SIEMENS SINUMERIK 840Dsl Meauring cycles
论文作者:陈正伟
论文发表刊物:《科技研究》2018年9期
论文发表时间:2018/11/20
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