盛永刚 张晓婷 张启帆

摘 要：该文以德玛吉五坐标加工中心为载体，开发设备新功能，拓展设备加工能力。通过掌握基于零件典型特征的在线测量技术，使其应用在产品铣加工过程中，实现将零件实际状态与理论编程相结合的加工方式，简化工艺过程中的编程难度，便于工程技术人员理解与掌握，为产品质量和效率地提升提供了一个新的思路。

关键词：德玛吉五坐标;在线测量;机床

中图分类号：TG506          文献标志码：A

0 引言

随着新设备的不断引入，各种新功能日益增加，以新设备为载体，实现各种新功能的科学利用有助于更好地完成产品的加工作业。现如今需要积极做好新工艺的开发利用，对传统的工艺进行优化与改进，借助新的测量技术，拓展设备的加工能力，进而提升制造车间的技术能力已经成为一种现行有效的改善方法。该文以德玛吉五坐标为载体，为产品质量和效率地提升提供了一个新的思路。

1 在线测量技术应用难点分析

航空产品属于高精尖产品，不论是材质还是加工精度，都与普通工业制品不同，航空产品的制作、零部件的加工与制造都离不开在线测量技术。在线测量已广泛应用于航空产品的加工过程中，通过应用在线测量代替手工测量，可大大减少操作者承接工序加工时的劳动强度和加工风险。

同时，如何将测量值巧妙植入测量程序，是体现在线测量应用价值的关键。

2 技术方案制订与实施

2.1 技术方案的制定

在线测量模块应用可将技术方案分为以下3个部分：

（1）德玛吉五坐标加工中心测量设备状态分析。

（2）德玛吉五坐标基于零件典型特征的测量程序模板及解析。

（3）在德玛吉五坐标中，将测量值巧妙植入测量程序。

2.2 在线测量模块状态分析

测量系统厂家：雷尼绍。

测量程序系统：西门子840D。

模块功能：工件找正、工序中的零件测量。

2.3 德玛吉五坐标基于零件典型特征的测量程序模板及解析

2.3.1 边沿测量：CYCLE978

测量程序：CYCLE978（0，，，1，额定值，DFA，TSA，测量轴，测量方向，测量次数，""，，0，1.01，1.01，-1.01，，，，，1，1），其中额定值为基准值，DFA为测量路径，TSA为置信区域，测量轴选项输入1、2、3时分别对应X轴、Y轴、Z轴，测量方向选项输入1、2时分别对应正方向和负方向。这样，通过一个CYCLE978指令即可完成边沿测量。

2.3.2 槽测量：CYCLE977

测量程序：CYCLE977（3，，，1，W，，，DFA，TSA，0，1，1，，测量轴，测量次数，""，，0，1.01，1.01，-1.01，，，，，1，1），其中W为目标宽度值，DFA、TSA、测量轴选项、测量次数定义与边沿测量相同。这样，通过一个CYCLE977指令即可完成槽测量。

2.3.3 隔断测量：CYCLE977

测量程序：CYCLE977（4，，，1，W，，，DFA，TSA，0，DZ，1，，测量轴，测量次数，""，，0，1.01，-1.01，，，，，，1，0），其中DZ为到达测量高度的进给行程，其余参数含义与槽测量相同。

2.3.4 孔测量：CYCLE977

测量程序：CYCLE977（1，，，1，孔径目标值，，，DFA，TSA，0，1，1，，，1，""，，0，1.01，1.01，-1.01，，，，，1，1）。

测量结果存储位置：_OVR [4]/ 孔的直径实际值，_OVR [5]/ 孔在橫坐标上的中心实际值，_OVR [6]/ 孔在纵坐标上的中心实际值。

2.4 应用在线测量功能实现实际加工中的工程化应用

2.4.1 德玛吉五坐标在线测量工程化应用一般步骤

2.4.1.1应用在线测量技术设定零件实际坐标系Z0位置

G54 Z0设定：手动移动测头至端面附近，通过CYCLE978 补偿目标：“G54零偏”，将Z值自动补偿至加工坐标系中。

测量指令：

"CYCLE978（100，1，，1，2，15，7，3，2，1，" "，，0，1.01，1.01，-1.01，0.34，1，0，，1，1）”

2.4.1.2应用在线测量技术得到零件实际坐标系X0、Y0位置

G54 X0、Y0设定：测头位于工作台中心位置，即处于零件的上方，利于测头按理论基准面直径进行移动，完成对称4点的测量，得到零件中心实际的坐标系（X、Y）， 通过CYCLE977 补偿目标：“G54零偏”，将X、Y值自动补偿至加工坐标系中。

测量指令：

"CYC LE977（101，1，，1，416.025，，，10，13，0，1，1，，，1，" "，，0，1.01，1.01，-1.01，0.34，1，0，，1，1）） "

2.4.1.3 角向找正

加工坐标系设定后，手动将测头移动到角向孔上方大致中心位置，在新建立的坐标系下测量角向孔，得到角向孔中心位置，通过 CYCLE977 补偿目标：“仅测量”。

测量指令：

"CYCLE977（2，，，1，11，，，11，13，0，12，1，，，1，""，，0，1.01，1.01，-1.01，，，，，1，1）"角向孔与零件回转中心的位置关系可归纳为4种，因此角向找正程序编制时需考虑不同位置关系下的三角函数，才能保证测量结果带入加工程序的准确性。

2.4.2 德玛吉五坐标在线测量工程化应用实例

图1所示型槽沿圆周17处均布，槽深公差0.025 mm，由于型槽两侧端面平面度整体趋势不一致，执行定值加工时17个槽深难以保证均在公差带内，传统加工方式为每槽单独加工，通过打表测量，工序加工效率低、难度大。

测量程序如下：

N17 CYCLE978（0，，，1，2，10，10，3，2，1，""，，0，1.01，1.01，-1.01，，，，，1，1）

N18 STOPRE

N19 R[R2]=_OVR[4]

N20 G0 Z10

将测量基面坐标值通过R参数值入加工程序，即可完成全部型槽深度的自动化加工过程。

加工程序如下：

XOY-167

Z=-23.0125+R[R2]

3 结语

该文以德玛吉五坐标加工中心为载体，通过开发机床新功能，掌握了基于零件典型特征的在线测量技术，拓展了设备的加工能力，将其应用在产品铣加工过程中，实现了零件的快速找正、刀长的自动补偿，降低了人工测量的误差，提升了在线测量的机械化程度，从而提升了加工过程的自动化程度，实现产品加工质量和效率的大幅提升。在线测量通过对传统工业进行优化升级，提升了在线测量的精度与准确度，为零部件的批量制作、零部件的高精度加工打下了良好的基础。

参考文献

[1]杨全利.测量技术在高校学生机械加工实训中的应用[J].南方农机，2019（4）：56.

[2]唐涛，杨嘉.在线检测技术在发动机零部件加工中的应用[J].汽车工艺与材料，2019（1）：79.