2024年5月11日发(作者：少童童)
工作研究
·
缸孔在线测量系统在加工中心的应用
doi:10.16648/.1005-2917.2020.03.027
缸孔在线测量系统在加工中心的应用
（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东
青岛 266555）
石小琳 刘树喜 郑波
摘
关键词： Marposs；E9066；在线测量；NC程序
要： 本文主要介绍了FANUC数控系统的加工中心使用的缸孔在线检测系统——Marposs
E9066测量系统工作原理，并对E9066系统各组
成部分进行介绍。并对如何通过NC程序实现在线测量技术进行详细介绍。
引言
数控加工中心加工的汽车发动机缸孔精度都比较高，为了保证
尺寸精确度，同时对下工序的加工不产生影响，所以在机床上增加
了缸孔直径的在线测量技术。在线测量技术可以实现加工、检测、
补偿等功能，在生产过程中对工件、刀具等进行实时检测，并给与
补偿。这种技术既能保证工件加工质量，又能降低了废品率，给制
造企业带来了非常可观的经济效益
[1]
。
本文主要介绍了缸孔直径在线测量系统—E9066在加工中心中
的应用。
1.
缸孔直径在线测量系统工作原理
发动机工厂加工中心使用的缸孔在线测量工具是Marposs的
E55测头。通过红外线传输的方式和机床的接收器实现信号互通，
然后把信号传输到E9066系统中，从而实现缸孔直径在线监测的功
能。同时，将缸孔直径的偏差通过NC程序指令对精镗缸孔刀具进
行补偿。
缸孔在线测量系统的硬件连接图
[2]
（如图1）：
图2 E55测头硬件结构
3.
基于NC程序的缸孔直径在线补偿功能的实现
在NC程序的基础上，在线测量系统可以实现缸孔直径测量、
补偿等功能。下面简单介绍缸孔直径在线测量系统如何通过NC程
序探测结果对刀具实现自动补偿的功能。
（1）
通过NC程序读取精镗缸孔刀具之前的刀具补偿值，并且
计算得出新的刀具补偿值。
#15=#8401（TOOL
IN
SPDLE
NO）
#8=#12002（OLD
TOOL
WEAR
R2）
#9=#8
–
[#22/2]（NEW
WEAR）
（2）
利用机床夹具上的调整夹爪夹紧精镗缸孔刀具前端法兰，
通过主轴旋转调整精镗缸孔刀具的直径。
G1Z0F5000（TOOL
IN
GRIPR）
M122（GRIPPER
CLOSE）
G53P1
M123（GRIPPER
OPEN）
G1Z50F5000（TOOL
OUT
GRPR）
M39（TOOL
COMPENSATION
FINISH）
（3）
将补偿值写入宏变量#9中，然后写入精镗缸孔刀具的补
偿值中，对下一个工件进行补偿
[5]
。
G10L75P2（ACTIVATE
DATA
INPUT）
N#15（TOOL
NO.）
P29R[#9*1000]（NEW
WEAR
RADIUS
2）
G11（DEACTIVATE
DATA
INPUT）
图1 缸孔在线测量系统硬件连接
缸孔直径在线测量系统的工作原理：
（1）
利用NC程序激活测头代码M171将E55测头测量功能激
活，马波斯接收器上的START/STOP接通。
（2）
机床控制探头进入缸孔内，通过NC程序代码M173（打
开压缩空气）和M174（关闭压缩空气）控制机床压缩空气，对缸
孔内部探测点进行表面清洁，从而保证测量的准确度。然后通过探
针接触缸孔表面进行测量，发射器通过一定的角度向外发射红外线
信号，接收器将接收的信号传输到CNC
[3]
。
（3）
测量结束后，需要在NC程序内使用M170（关闭测头）
来结束测量。
（4）
数据通过机床NCU被传输到E9066系统中，测量数据和
理论数据进行对比分析。然后将对比结果反馈到机床，通过NC程
序对缸孔加工刀具进行尺寸补偿。以保证下一工件的加工尺寸在合
格范围内。
2.
E55测头硬件结构
缸孔直径测量刀具E55测头主要由Marposs探针、探针调整法
兰、压缩空气管、发射器、电池盖等部分组成（如图2）：
在测量缸孔直径前需要对E55测头进行标定，需要根据标定的
数据，通过法兰对探针进行调整。
–
34
–
总结
利用NC程序和PMC程序，缸孔直径在线测量系统很容易地
实现其测量功能，并可以对工件的加工质量做到动态补偿，实现全
【下转第
179
页】
《装备维修技术》2020年第3期（总第177期）
说明拉伸器撤去压力后，连接螺栓会因突然施加的载荷而变形，使
螺栓剩余预紧力小于施加目标的预紧力。因此，“回弹”现象是客观
存在的。
2.3.2
长螺栓对“回弹”现象具有不敏感性
试验一中，试验的连接螺栓长度为390mm，施加781KN载荷
时，剩余预紧力值为515KN，为屈服极限值的57.3%；试验二中，
试验的连接螺栓的长度约为180mm，施加398KN载荷时，剩余预
紧力值为230KN，为屈服极限值的44.7%。由此可知，连接螺栓的
长短对“回弹”现象具有敏感性，螺栓长度越长，“回弹”越不明显。
2.3.3
技术应用不适宜性
在实际工作中，液压拉伸器施加的载荷要高于目标预紧力，是
为了解决“回弹”现象。如图2所示，由于试验二中的连接螺栓比
较短，“回弹”现象比较明显，施加的载荷力不小于屈服极限时，剩
余预紧力将达不到目标预紧力的要求，可能会出现“超拉”致连接
螺栓失效。因此，连接螺栓较短的预紧不宜采用液压拉伸法技术。
2.3.4
多次拧紧可减少“回弹”效应
通过2个工况试验数据可知，多次拧紧连接螺栓，会降低“回弹”
现象，提高剩余拉伸力。所以，在编写工艺时，为减少“回弹”现象
导致的预紧力损失，可采用多次施加载荷或者重复施加载荷的方法。
2.3.5
降低对防腐涂层的破坏
风电机组在组装过程中，有部分裸露在大气中的螺栓一般都需
要进行防腐涂层处理，只要使用扭矩扳手拧紧连接螺栓时，连接螺
栓表面涂层就容易遭到破坏，防腐效果大大降低。但如果拧紧连接
螺栓采用液压拉伸法技术，连接螺栓得到的扭矩很小，所以一般不
【上接第
34
页】
闭环的控制，降低工件的报废率，是自动化生产线 上不可或缺的
一部分
[6]
。
会造成连接螺栓防腐涂层的破坏。
结论
有效的连接螺栓拧紧是保证风电机组功能正常运行及安全的重
要保障。采用液压拉伸法技术拧紧连接螺栓，不仅可以保证足够的
预紧力，使连接螺栓的预紧更可靠、更安全，而且拧紧过程具有可
操作性、可控性等优点，在未来大型风电机组组装过程中，液压拉
伸法技术能得到广泛应用。
参考文献
[1] Schatz
V，朱正德，郭林健.实现螺栓可靠装配的10个步骤[M].
北京：机械工业出版社，2010：16
–
18.
[2] Verein
Deutsher
Ingenieure.
VDI-2230,
Systematic
Calculation
of
High
Duty
Bolted
Joints[S].
Dǚ
sseldorf:
Verein
Deutscher
Ingenieure,
2003:
117
–
118.
[3]
成大先，等.机械设计手册第2卷（第五版）[M].北京：化学工
业出版社，2007.
[4]
吴风和.大直径螺栓的液压拉伸预紧[J].重型机械，2001，5：
30
–
31.
[5]
孙宝章，戴文斌，左运发.螺栓拧紧方法分析与应用[J].沈阳建
筑工程学院学报（自然科学版），2002，18：319
–
320.
[6]
刘洪海，蔡伟.基于液压拉伸法的风力发电机组螺栓紧固技术研
究[J].特种结构，2012，29（4）：53
–
55.
[7]
韩德海，李秀珍，梁瑞利，颜志伟.风电机组螺栓联接拉伸预紧
分析[J].机械传动，2011（12）：91
–
93.
现[J].机械工程师，2002，12：19
–
21.
[4] Marposs
E55产品介绍.
[5] FANUC
用户宏程序手册.
[6]
石小琳，许可会，王松锋.浅析基于FANUC数控系统的加工中
心的在线测量系统[J].机床与液压，2014：14.
作者简介：
石小琳，1986年出生，女，山东青岛，上汽通用五菱汽
参考文献
[1]
冯艳，罗良玲，夏林.基于软测量技术的刀具磨损的在线监测[J].
机床与液压，2006，12：87
–
89.
[2]
马波斯E9066产品介绍.
[3]
刘利剑，李仕华，岳彦芳，魏泽鼎.加工中心在线测量功能的实
【上接第
71
页】
温度控制。为此，有必要加强对原料气体的清洁，以除去原料中所
含的湿气，灰尘颗粒，硫化物和氯化物。确保合成过程中的硫含量
不超过每立方米0.1毫升。为了避免合成塔内部的温度波动并使状
态不稳定，还必须增加合成塔的温度控制。此外，机器停止的次数
也应减少。应当指出，工作人员必须在每次停止时检查催化剂床的
温度。如果温度高于210°C，则需要再次添加进料气。
车股份有限公司青岛分公司发动机工厂 中级工程师，数控程序，
硕士学位。
体系以提高生产安全性，从而为煤制甲醇生产的良好发展创造了新
条件。
参考文献
结束语
总而言之，安全问题是煤化工生产中的一直存在的问题。化
工企业只有建立一种安全的工作意识并提高安全管理技能，才能有
效地减少发生安全事故的可能性。为了确保化工生产安全的和谐发
展，工作人员必须着眼于从不同角度，例如火灾，中毒，低温，高
空和机械伤害等方面管理煤制甲醇生产的安全，并开发适当的制度
【上接第
109
页】
拆解，找出蒸发箱的位置，检查泄露部位，这维修难度就会加大很
多。一部丰田威姿车主反应制冷效果差，重新添加制冷剂故障排除，
三天后故障再次出现，维修技师经过检查基本认定为制冷剂泄露故
障，采用肥皂泡检漏法，外部的制冷元器件和管路均为发现泄露，
拆下手套箱，查出泄漏点在蒸发器。检查发现空调蒸发器下方有损
坏点，最后拆下清洗，经过专业焊接师傅焊接修复后安装。维修后
对整个空调系统进行抽真空，保压，确保泄露故障排除，最后按要
求充入定量的制冷剂和冷冻机油，启动车辆，运行空调，检查空调
性能良好，故障排除。
[1]
吴晓璐.浅析煤制甲醇生产过程中的安全管理[J].当代化工研究，
2019（08）：42
–
43.
[2]
张兰.煤化工企业安全风险评价方法研究[D].重庆：重庆大学，
2017.
[3]
樊明明.煤制甲醇生产过程中存在的安全隐患及应对措施[J].石
化技术，2017，24（05）：142.
[4]
邵永飞.煤制甲醇生产过程中存在的安全隐患及应对措施[J].化
工管理，2017（01）：109.
[5]
李宗鹏.煤制甲醇生产过程中存在的安全隐患及应对措施[J].化
工管理，2016（25）：142.
力，根据测量压力与标准压力对比，通过压力分析初步判断故障方
向，掌握几种常见的检漏方法并灵活运用于实际维修作业中。细心
检查，灵活应用，积累维修经验，从而提高维修技能。
参考文献
结论
在制冷剂泄露维修作业中，注意检查空调的静态压力和运行压
[1]
赵建丰.汽车空调制冷效果差常见故障分析与排除探讨[J].科技
经济导刊，2019，27（10）：81.
[2]
赵杰，梁婷.汽车空调制冷系统故障及检修之我见[J].科技与企
业，2016（09）：218+221.
[3]
康永.汽车空调系统故障诊断及检修方法[J].重型汽车，2017
（06）：45
–
47.
[4]
丁立社，张亮.汽车空调检漏的四种方法[J].汽车维修与保养，
2007（06）：86.
–
179
–
2024年5月11日发(作者：少童童)
工作研究
·
缸孔在线测量系统在加工中心的应用
doi:10.16648/.1005-2917.2020.03.027
缸孔在线测量系统在加工中心的应用
（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东
青岛 266555）
石小琳 刘树喜 郑波
摘
关键词： Marposs；E9066；在线测量；NC程序
要： 本文主要介绍了FANUC数控系统的加工中心使用的缸孔在线检测系统——Marposs
E9066测量系统工作原理，并对E9066系统各组
成部分进行介绍。并对如何通过NC程序实现在线测量技术进行详细介绍。
引言
数控加工中心加工的汽车发动机缸孔精度都比较高，为了保证
尺寸精确度，同时对下工序的加工不产生影响，所以在机床上增加
了缸孔直径的在线测量技术。在线测量技术可以实现加工、检测、
补偿等功能，在生产过程中对工件、刀具等进行实时检测，并给与
补偿。这种技术既能保证工件加工质量，又能降低了废品率，给制
造企业带来了非常可观的经济效益
[1]
。
本文主要介绍了缸孔直径在线测量系统—E9066在加工中心中
的应用。
1.
缸孔直径在线测量系统工作原理
发动机工厂加工中心使用的缸孔在线测量工具是Marposs的
E55测头。通过红外线传输的方式和机床的接收器实现信号互通，
然后把信号传输到E9066系统中，从而实现缸孔直径在线监测的功
能。同时，将缸孔直径的偏差通过NC程序指令对精镗缸孔刀具进
行补偿。
缸孔在线测量系统的硬件连接图
[2]
（如图1）：
图2 E55测头硬件结构
3.
基于NC程序的缸孔直径在线补偿功能的实现
在NC程序的基础上，在线测量系统可以实现缸孔直径测量、
补偿等功能。下面简单介绍缸孔直径在线测量系统如何通过NC程
序探测结果对刀具实现自动补偿的功能。
（1）
通过NC程序读取精镗缸孔刀具之前的刀具补偿值，并且
计算得出新的刀具补偿值。
#15=#8401（TOOL
IN
SPDLE
NO）
#8=#12002（OLD
TOOL
WEAR
R2）
#9=#8
–
[#22/2]（NEW
WEAR）
（2）
利用机床夹具上的调整夹爪夹紧精镗缸孔刀具前端法兰，
通过主轴旋转调整精镗缸孔刀具的直径。
G1Z0F5000（TOOL
IN
GRIPR）
M122（GRIPPER
CLOSE）
G53P1
M123（GRIPPER
OPEN）
G1Z50F5000（TOOL
OUT
GRPR）
M39（TOOL
COMPENSATION
FINISH）
（3）
将补偿值写入宏变量#9中，然后写入精镗缸孔刀具的补
偿值中，对下一个工件进行补偿
[5]
。
G10L75P2（ACTIVATE
DATA
INPUT）
N#15（TOOL
NO.）
P29R[#9*1000]（NEW
WEAR
RADIUS
2）
G11（DEACTIVATE
DATA
INPUT）
图1 缸孔在线测量系统硬件连接
缸孔直径在线测量系统的工作原理：
（1）
利用NC程序激活测头代码M171将E55测头测量功能激
活，马波斯接收器上的START/STOP接通。
（2）
机床控制探头进入缸孔内，通过NC程序代码M173（打
开压缩空气）和M174（关闭压缩空气）控制机床压缩空气，对缸
孔内部探测点进行表面清洁，从而保证测量的准确度。然后通过探
针接触缸孔表面进行测量，发射器通过一定的角度向外发射红外线
信号，接收器将接收的信号传输到CNC
[3]
。
（3）
测量结束后，需要在NC程序内使用M170（关闭测头）
来结束测量。
（4）
数据通过机床NCU被传输到E9066系统中，测量数据和
理论数据进行对比分析。然后将对比结果反馈到机床，通过NC程
序对缸孔加工刀具进行尺寸补偿。以保证下一工件的加工尺寸在合
格范围内。
2.
E55测头硬件结构
缸孔直径测量刀具E55测头主要由Marposs探针、探针调整法
兰、压缩空气管、发射器、电池盖等部分组成（如图2）：
在测量缸孔直径前需要对E55测头进行标定，需要根据标定的
数据，通过法兰对探针进行调整。
–
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–
总结
利用NC程序和PMC程序，缸孔直径在线测量系统很容易地
实现其测量功能，并可以对工件的加工质量做到动态补偿，实现全
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《装备维修技术》2020年第3期（总第177期）
说明拉伸器撤去压力后，连接螺栓会因突然施加的载荷而变形，使
螺栓剩余预紧力小于施加目标的预紧力。因此，“回弹”现象是客观
存在的。
2.3.2
长螺栓对“回弹”现象具有不敏感性
试验一中，试验的连接螺栓长度为390mm，施加781KN载荷
时，剩余预紧力值为515KN，为屈服极限值的57.3%；试验二中，
试验的连接螺栓的长度约为180mm，施加398KN载荷时，剩余预
紧力值为230KN，为屈服极限值的44.7%。由此可知，连接螺栓的
长短对“回弹”现象具有敏感性，螺栓长度越长，“回弹”越不明显。
2.3.3
技术应用不适宜性
在实际工作中，液压拉伸器施加的载荷要高于目标预紧力，是
为了解决“回弹”现象。如图2所示，由于试验二中的连接螺栓比
较短，“回弹”现象比较明显，施加的载荷力不小于屈服极限时，剩
余预紧力将达不到目标预紧力的要求，可能会出现“超拉”致连接
螺栓失效。因此，连接螺栓较短的预紧不宜采用液压拉伸法技术。
2.3.4
多次拧紧可减少“回弹”效应
通过2个工况试验数据可知，多次拧紧连接螺栓，会降低“回弹”
现象，提高剩余拉伸力。所以，在编写工艺时，为减少“回弹”现象
导致的预紧力损失，可采用多次施加载荷或者重复施加载荷的方法。
2.3.5
降低对防腐涂层的破坏
风电机组在组装过程中，有部分裸露在大气中的螺栓一般都需
要进行防腐涂层处理，只要使用扭矩扳手拧紧连接螺栓时，连接螺
栓表面涂层就容易遭到破坏，防腐效果大大降低。但如果拧紧连接
螺栓采用液压拉伸法技术，连接螺栓得到的扭矩很小，所以一般不
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闭环的控制，降低工件的报废率，是自动化生产线 上不可或缺的
一部分
[6]
。
会造成连接螺栓防腐涂层的破坏。
结论
有效的连接螺栓拧紧是保证风电机组功能正常运行及安全的重
要保障。采用液压拉伸法技术拧紧连接螺栓，不仅可以保证足够的
预紧力，使连接螺栓的预紧更可靠、更安全，而且拧紧过程具有可
操作性、可控性等优点，在未来大型风电机组组装过程中，液压拉
伸法技术能得到广泛应用。
参考文献
[1] Schatz
V，朱正德，郭林健.实现螺栓可靠装配的10个步骤[M].
北京：机械工业出版社，2010：16
–
18.
[2] Verein
Deutsher
Ingenieure.
VDI-2230,
Systematic
Calculation
of
High
Duty
Bolted
Joints[S].
Dǚ
sseldorf:
Verein
Deutscher
Ingenieure,
2003:
117
–
118.
[3]
成大先，等.机械设计手册第2卷（第五版）[M].北京：化学工
业出版社，2007.
[4]
吴风和.大直径螺栓的液压拉伸预紧[J].重型机械，2001，5：
30
–
31.
[5]
孙宝章，戴文斌，左运发.螺栓拧紧方法分析与应用[J].沈阳建
筑工程学院学报（自然科学版），2002，18：319
–
320.
[6]
刘洪海，蔡伟.基于液压拉伸法的风力发电机组螺栓紧固技术研
究[J].特种结构，2012，29（4）：53
–
55.
[7]
韩德海，李秀珍，梁瑞利，颜志伟.风电机组螺栓联接拉伸预紧
分析[J].机械传动，2011（12）：91
–
93.
现[J].机械工程师，2002，12：19
–
21.
[4] Marposs
E55产品介绍.
[5] FANUC
用户宏程序手册.
[6]
石小琳，许可会，王松锋.浅析基于FANUC数控系统的加工中
心的在线测量系统[J].机床与液压，2014：14.
作者简介：
石小琳，1986年出生，女，山东青岛，上汽通用五菱汽
参考文献
[1]
冯艳，罗良玲，夏林.基于软测量技术的刀具磨损的在线监测[J].
机床与液压，2006，12：87
–
89.
[2]
马波斯E9066产品介绍.
[3]
刘利剑，李仕华，岳彦芳，魏泽鼎.加工中心在线测量功能的实
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温度控制。为此，有必要加强对原料气体的清洁，以除去原料中所
含的湿气，灰尘颗粒，硫化物和氯化物。确保合成过程中的硫含量
不超过每立方米0.1毫升。为了避免合成塔内部的温度波动并使状
态不稳定，还必须增加合成塔的温度控制。此外，机器停止的次数
也应减少。应当指出，工作人员必须在每次停止时检查催化剂床的
温度。如果温度高于210°C，则需要再次添加进料气。
车股份有限公司青岛分公司发动机工厂 中级工程师，数控程序，
硕士学位。
体系以提高生产安全性，从而为煤制甲醇生产的良好发展创造了新
条件。
参考文献
结束语
总而言之，安全问题是煤化工生产中的一直存在的问题。化
工企业只有建立一种安全的工作意识并提高安全管理技能，才能有
效地减少发生安全事故的可能性。为了确保化工生产安全的和谐发
展，工作人员必须着眼于从不同角度，例如火灾，中毒，低温，高
空和机械伤害等方面管理煤制甲醇生产的安全，并开发适当的制度
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拆解，找出蒸发箱的位置，检查泄露部位，这维修难度就会加大很
多。一部丰田威姿车主反应制冷效果差，重新添加制冷剂故障排除，
三天后故障再次出现，维修技师经过检查基本认定为制冷剂泄露故
障，采用肥皂泡检漏法，外部的制冷元器件和管路均为发现泄露，
拆下手套箱，查出泄漏点在蒸发器。检查发现空调蒸发器下方有损
坏点，最后拆下清洗，经过专业焊接师傅焊接修复后安装。维修后
对整个空调系统进行抽真空，保压，确保泄露故障排除，最后按要
求充入定量的制冷剂和冷冻机油，启动车辆，运行空调，检查空调
性能良好，故障排除。
[1]
吴晓璐.浅析煤制甲醇生产过程中的安全管理[J].当代化工研究，
2019（08）：42
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张兰.煤化工企业安全风险评价方法研究[D].重庆：重庆大学，
2017.
[3]
樊明明.煤制甲醇生产过程中存在的安全隐患及应对措施[J].石
化技术，2017，24（05）：142.
[4]
邵永飞.煤制甲醇生产过程中存在的安全隐患及应对措施[J].化
工管理，2017（01）：109.
[5]
李宗鹏.煤制甲醇生产过程中存在的安全隐患及应对措施[J].化
工管理，2016（25）：142.
力，根据测量压力与标准压力对比，通过压力分析初步判断故障方
向，掌握几种常见的检漏方法并灵活运用于实际维修作业中。细心
检查，灵活应用，积累维修经验，从而提高维修技能。
参考文献
结论
在制冷剂泄露维修作业中，注意检查空调的静态压力和运行压
[1]
赵建丰.汽车空调制冷效果差常见故障分析与排除探讨[J].科技
经济导刊，2019，27（10）：81.
[2]
赵杰，梁婷.汽车空调制冷系统故障及检修之我见[J].科技与企
业，2016（09）：218+221.
[3]
康永.汽车空调系统故障诊断及检修方法[J].重型汽车，2017
（06）：45
–
47.
[4]
丁立社，张亮.汽车空调检漏的四种方法[J].汽车维修与保养，
2007（06）：86.
–
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