波龙Z-NANO对刀仪宏程序编程指南：发那科加工中心参数与12大调试陷阱

波龙 Z-NANO 对刀仪宏程序编程指南

发那科加工中心篇

文档版本: V1.0 适用系统: FANUC Macro B (0i~31i 系列) 软件料号: P83.0175-029.360 / Version 2A 编制单位: 由宁波匠测科技（专注精密测量维修 15 年）技术部基于官方手册原创编制 发布日期: 2026-06-15

目录

1. 概述

1.1 关于 BLUM Z-NANO 对刀仪系统

波龙 BLUM Z-NANO（含 Z-NANO IR 和 Z-PICO）是一款接触式高精度对刀仪系统，用于在加工中心工作区域内自动测量刀具长度。该对刀仪安装在机床工作区内部，刀具在换刀后或加工过程中自动移动到对刀仪位置完成测量。

Z-NANO 系统可执行以下测量任务：

• 标定测量装置
• CNC 轴温度补偿
• 刀具长度测量
• 刀具磨损检测
• 断刀检测

波龙提供两种技术方案：有线式（Z-NANO / Z-PICO） 和 红外式（Z-NANO IR）。两种系统均设计为 24V DC 工作，输出信号电平相同。有线系统通电即可工作；红外系统需要在测量前后执行开关机操作。

1.2 系统要求

1.3 宏程序总表

2. 编程核心规则

2.1 调用格式

所有循环均通过宏程序调用指令 G65 执行：

G65 P9914 H.. B.. [Q..] [R..] [U..]

• P99xx — 宏程序号（P9914 或 P9915）
• 字母参数传递数值
• 参数值必须包含小数点，即使为整数也要加 .

2.2 参数传递规则

正确写法：

G65 P9915 H7 B0. Q0.02 R4.0

错误写法：

G65 P9915 H7 B0 Q0.02 R4.0 ❌ B参数缺少小数点
G65 P9915 H1 B0 Q0.02 R4 ❌ R参数缺少小数点

2.3 变量系统

2.4 公制/英制

所有参数必须以**公制（mm）**输入，无论机床工作在公制还是英制模式：

G21 ; 切换到公制（mm）模式

2.5 进给倍率规则

进给倍率必须设为 100%，否则不同倍率下的测量进给不一致会直接导致测量误差。

3. 硬件安装与精度关系

3.1 机械安装要求

对刀仪的安装质量直接影响后续所有测量的重复精度：

3.2 电气接线 — Skip X4.7

最大测量速度：1 m/min（使用 Normal Skip X4.7 时）

推荐使用 HighSpeedSkip（HDI），可获得更高的测量速度和更好的信号质量。

3.3 电气接线 — HighSpeedSkip HDI0

接线方式与 Skip X4.7 相同，但使用不同的 CNC 输入接口。电缆型号：P87.0634-012.350

使用 HSS 时，G31 测量块中可能需要添加路径参数 Px（x=1…8）。

3.4 IF59 接口（Z-NANO IR）

用于红外对刀仪 Z-NANO IR，通过 IC56/IF59 连接：

3.5 Z-NANO IR 开关逻辑

3.6 安装不当对精度的直接影响

• 安装松动：触发点漂移，重复精度从 ±1µm 恶化到 ±10µm 以上
• 测量面不垂直：产生固定的系统性偏差，标定无法完全消除
• 电缆屏蔽不良：触发信号抖动，导致偶发性测量异常（常表现为偶尔一次的超差）
• 切屑堆积：刀具接触到切屑而非测量面，产生虚假触发

4. 系统参数与宏结构（O9917）

4.1 O9917 程序结构

O9917 是 Z-NANO 系统中最重要的辅助程序，分为 7 个区段：

N100 — 机床特定功能（轴分配、基本调整、常量定义）
N200 — 用户启程程序（每次测量前执行）
N300 — 用户结束程序（每次测量后执行）
N400 — Z-NANO IR 开机程序（仅红外系统）
N500 — Z-NANO IR 关机程序（仅红外系统）
N600 — 删除TC补偿值
N700 — 写入TC补偿值

注意：首次调试时，必须完成 O9917 的适配，否则测量循环无法正常工作，存在与测头碰撞的风险。

4.2 机床参数设置

FANUC 15-MB / 150MB 系列：

FANUC 16-MB / 18-MB / 16i / 160i 系列：

通用设置：

• 参数 3202.4 (NE9) = 0：取消 9xxx 程序写保护

4.3 常量参数详解

以下参数在 O9917 的 N100 区段中定义，必须在首次调用前设定合理值：

关键参数说明：

#120（测量进给）： 在进给率 ≤1000 mm/min 时，系统可达到 ±1µm 的重复精度。如果更改此值，必须重新执行标定。

#141（触发点修正值）： 使用 HighSpeedSkip 时为 0.008 秒，使用 Skip X4.7 时为 0.020 秒。这个差异直接影响测量结果的绝对准确性。

#139（标定参数起始地址）： 标定值和 TC 补偿值存储在以此地址开始的连续变量中，这些变量不可被其他程序删除或覆盖，即使控制系统断电。

4.4 双测头系统配置

当一台机床安装两套对刀仪系统时，通过变量 #109 选择：

IF [#109 EQ 2] GOTO120
( 参数用于系统1 )
#111=999.999 (X轴位置)
#112=999.999 (Y轴位置)
#113=999.999 (Z轴位置)
#139=500 (标定参数起始地址)
GOTO130

N120 ( 参数用于系统2 )
#111=999.999 (X轴位置)
#112=999.999 (Y轴位置)
#113=999.999 (Z轴位置)
#139=505 (标定参数起始地址)

N130 ( 两系统共用参数 )
#110=1 (语言)
#116=18.000 (测头直径)
#118=10000 (快速进给)
#119=5000 (定位进给)
#120=1000 (测量进给)
…
GOTO9999

4.5 温度补偿区段（O9917 N600/N700）

N600（删除TC补偿值，用于B1基准测量前）：

N600 (DELETE TC COMPENSATION VALUE)
#5203=0 (外部零点偏置Z轴清零)
GOTO9999

N700（写入TC补偿值，用于B2对比测量后）：

N700 (WRITE TC COMPENSATION VALUE)
#5203=#[#139+1] (写入外部零点偏置Z轴)
GOTO9999

5. 标定循环 O9914

5.1 为什么需要标定

对刀仪本质上是一个精密开关，其触发点的精确位置（机床坐标）需要预先确定。标定就是找到这个触发点位置，并存储到参数中供后续测量调用。没有正确的标定，所有的测量结果都是无效的。

5.2 何时标定

在以下情况必须执行标定：

• 首次安装对刀仪系统
• 更换对刀仪安装位置
• 更换测头或测针
• 对刀仪碰撞后
• 更改测量进给率（#120）后
• 机床大修或重新校准后
• 长期停机后重新启用

5.3 标定步骤

第一步：准备校准工具

使用一个无磨损的校准工具，例如直径大于 4mm 的圆柱销。校准工具必须装入刀柄，其准确长度必须以微米（µm）级精度事先确定——可以使用对刀仪或在机床内用百分表测量，然后存入该刀具的偏置存储器。

第二步：调用标定循环

T99 M6 ; 装入校准工具
G65 P9914 H99 ; 执行标定

系统执行以下操作：

第三步：验证标定结果

标定完成后，应使用同一校准工具再次测量，确认结果与已知长度一致。

5.4 B-1 模式：首次调试

当对刀仪首次安装或改变了安装位置时，使用 B-1 模式：

G65 P9914 H99 B-1

在此模式下：

6. 温度补偿编程

6.1 为什么需要温度补偿

数控机床在运行过程中，主轴、丝杠、床身都会因温升而产生热变形，导致刀具长度测量值随时间和温度漂移。在精度要求较高的加工中，这种漂移不可忽略。

6.2 温度补偿流程

通过同一个 O9914 循环，不同的 B 参数实现三种不同功能：

Step 1 — B0：标定对刀仪

T99 M6
G65 P9914 H99 ; 标定对刀仪

Step 2 — B1：基准测量（记录当前机床状态）

T99 M6
G65 P9914 H99 B1. ; TC基准测量

此时将当前机床状态作为热基准。N600 区段将外部零点偏置 #5203 清零。

Step 3 — B2：对比测量（计算热漂移量）

T99 M6
G65 P9914 H99 B2. ; TC对比测量

系统将当前触发点位置与基准值比较，计算出漂移量，存入 #[#139+1]。N700 区段通过 #5203 补偿。

6.3 实际生产中的集成方式

1. 标定对刀仪（O9914 B0）
2. 测量所有刀具长度（O9915 B0）
3. 试切首件，直至尺寸合格
4. 执行TC基准测量（O9914 B1）→ 记录当前热状态
5. 开始批量加工
6. 每加工X件后，执行TC对比测量（O9914 B2）
7. 如漂移超限（>#149，默认0.2mm），触发E11报警

7. 对刀循环 O9915

7.1 调用格式

G65 P9915 Hxx Bx. [Qx.] [Rx.]

7.2 B 值详解

B0 — 刀具长度测量

T7 M6 ; 装入待测刀具
G65 P9915 H7 B0. ; 测量刀长

• 读取刀具偏置存储器中的预设刀长和磨损值
• 测量实际刀长
• 将实测刀长写入刀具偏置存储器
• 磨损值归零

B1 — 刀具磨损验证

T7 M6
G65 P9915 H7 B1. Q0.02 ; 磨损验证，公差 0.02mm

• 测量实际刀长
• 与刀具偏置存储器中的值比较
• 差值写入磨损值
• 超差 → E8 报警
• 连续两次超差 → E9（刀具断裂）报警

B2 — 刀具监控/断刀检测

T7 M6
G65 P9915 H7 B2. Q0.02 ; 断刀检测

• 与 B1 流程相同
• 但不写入磨损值到刀具偏置
• 超差 → 报警
• 适用于不记录磨损但需要确认刀具是否完好的场合

7.3 偏心测量

当刀具半径大于对刀仪测头直径（默认 #116=18mm）时，刀具必须偏心定位在对刀仪上方：

居中测量（刀具直径 < 18mm）：

T1 M6
G65 P9915 H1 ; R 可省略（默认 R0）

偏心测量（例如刀具直径 ∅60mm）：

T1 M6
G65 P9915 H1 R30.0 ; 偏心 30mm

7.4 测量前注意事项

• 粗略刀长（误差±2mm 以内）应提前写入刀具偏置存储器
• 刀长未知（L=0）时，预定位省略，直接以最大刀长位开始搜索（存在碰撞风险，不推荐）
• 进给倍率必须为 100%，任何倍率调整都会导致测量误差
• 如果系统已执行温度补偿，应保证标定-对刀-加工在同一热状态下连续完成

8. 完整编程示例

8.1 示例1：标准对刀流程

%O1000
; ============================================================
; 程序名: O1000 — Z-NANO 标准对刀流程
; 测头: BLUM Z-NANO
; 系统: FANUC 0i~31i
; 编制: 宁波匠测科技有限公司 技术部
; ============================================================

T01 M06 ; 换刀装入待测刀具
G90 G21 G40 G80 ; 安全模式设定

; — 执行刀具长度测量 —
G65 P9915 H1 B0. ; 测量刀长 H1

G28 G91 Z0. ; Z轴归零
M30

8.2 示例2：磨损检测完整流程

%O2000
; ============================================================
; 程序名: O2000 — 刀长测量+磨损检测
; 测头: BLUM Z-NANO
; 系统: FANUC 0i~31i
; 编制: 宁波匠测科技有限公司 技术部
; ============================================================

; — 测量T1刀具长度 —
T01 M06
G65 P9915 H1 B0. ; 测量刀长并写入H1

; — 测量T2刀具长度（偏心） —
T02 M06
G65 P9915 H2 B0. R20.0 ; ∅40mm刀具，偏心20mm测量

; — 验证T1磨损 —
T01 M06
G65 P9915 H1 B1. Q0.02 ; 磨损验证，公差0.02mm

G28 G91 Z0.
M30

8.3 示例3：带温度补偿的完整循环

%O3000
; ============================================================
; 程序名: O3000 — 标定+TC补偿+对刀+验证
; 测头: BLUM Z-NANO
; 系统: FANUC 0i~31i
; 编制: 宁波匠测科技有限公司 技术部
; ============================================================

; — 阶段1：标定对刀仪 —
T99 M06 ; 装入校准工具
G65 P9914 H99 B0. ; 标定

; — 阶段2：测量所有刀具长度 —
T01 M06
G65 P9915 H1 B0.

T02 M06
G65 P9915 H2 B0. R15.0

; — 阶段3：TC基准测量 —
T99 M06
G65 P9914 H99 B1. ; TC基准 — 记录当前热状态

; — 阶段4：加工（略）—
; …

; — 阶段5：TC对比测量（加工后）—
T99 M06
G65 P9914 H99 B2. U0.2 ; TC对比 — 补偿热漂移

; — 阶段6：验证刀具 —
T01 M06
G65 P9915 H1 B1. Q0.02 ; 验证T1磨损

G28 G91 Z0.
M30

9. 报错代码表与故障排查

9.1 错误代码总表

出错时，错误标志 #108 被置位，同时显示对应的错误信息。必须用 RESET 中断程序，排除故障后重新启动。

9.2 故障排查优先级

当遇到测量异常时，按以下顺序排查，效率最高：

10. 常见陷阱与注意事项

陷阱 1：进给倍率不当导致测量误差

错误：

操作面板上进给倍率被调到了 50% 或 150%

正确：

进给倍率必须固定在 100%。手册中明确指出：“The Override for feedrate should be set on 100%, to avoid measuring errors by different measuring feedrates.”

任何倍率调整都会改变实际触测速度，直接影响触发点的检测时机，导致测量结果偏离真实值。

陷阱 2：修改参数后未重新标定

错误：

#120=2000 ; 将测量进给从1000改为2000
…不执行标定直接开始测量…

正确：

手册明确说明：“If the value is changed, a new calibration has to be done.”（§3.2 #120 说明）

任何涉及以下参数的修改，都必须重新标定：

• #120（测量进给）
• #116（测头直径）
• #129（安全距离）
• #130（最大过行程）
• #111~#113（测头位置）

陷阱 3：标定与测量进给率不一致

错误：

标定时用 #120=1000，实际测量时 #120=500

正确：

标定和测量必须在同一恒定进给率下执行。手册明确指出：“Calibration and tool measurement at the same constant feedrate”（§1.2）

这不只是 #120 的数值要一致——实际进给率（含倍率影响）也必须一致。因此进给倍率固定在 100% 是铁律。

陷阱 4：标定参数被意外覆盖

标定参数存储在以 #[#139+0] 和 #[#139+1] 起始的连续变量中。手册特别强调：“These parameters must not be deleted or overwritten even when the control is switched off.”

常见场景：使用 G10 或批量写入指令时无意中覆盖了标定参数段（默认 #500 起始）。

建议：将 #139 设为与其他程序不冲突的地址（如 #800），并且在写入任何批量数据前确认地址范围。

陷阱 5：忽略温度补偿（TC）

不使用温度补偿的对刀仪系统，测量值会随机床热状态漂移。典型表现是：早上刚开机时测量精度最好，运行几小时后出现系统性偏差。

解决方案：将 TC 基准测量（B1）和对比测量（B2）嵌入加工流程，具体方案见第 6 章。

陷阱 6：H 参数省略导致意外行为

错误：

G65 P9915 ; 省略 H 参数

虽然系统会自动从 #4111 或 #4120 获取当前 H-Code，但以下情况会出错：

• MDI 模式下执行
• 批量处理时 T-Code 与 H-Code 不匹配
• #4111/#4120 不可用（老系统）

建议：始终显式指定 H 参数。

陷阱 7：刀具长度未知时直接测量

错误：

将新刀具 L=0.000 装入主轴
G65 P9915 H5 B0. ; 碰撞风险！

正确：

对于未知长度的刀具，至少应输入 ±2mm 精度的粗略刀长。手册说明：“The rough tool length (+/- 2 mm) should be entered into the tool correction memory.”

L=0 时，系统省略预定位，直接从最大刀长开始搜索——如果实际刀具远长于最大刀长设定值，会直接撞上对刀仪。

陷阱 8：电缆屏蔽与信号干扰

E6（测量块启动错误）或偶发性的 E7（无触发信号）常由接线问题引起：

• 使用 Normal Skip X4.7 时，最大测量速度仅为 1 m/min，超出此速度会导致物理过行程
• 电缆屏蔽层未正确单端接地
• 电源线（棕/UB）与信号线（黄/STATUS）在走线槽中平行敷设引入干扰

建议：信号线与动力线分开走线，屏蔽层在 CNC 端单端接地。

陷阱 9：双测头系统参数混淆

使用双测头系统（System1/System2）时，通过 #109 选择。未设置 #109 时，默认为系统1。经常出现的问题：

• 两个系统的 #139（标定起始地址）设为相同值，导致标定数据相互覆盖
• 两个系统的 #111~#113（测头位置）未区分，系统用错位置

标准做法：系统1 的 #139=500，系统2 的 #139=505。

陷阱 10：O9917 N600/N700 未正确配置

温度补偿功能依赖于 O9917 中的 N600 和 N700 区段。如果这两个区段为空，TC 基准测量（B1）和对比测量（B2）将无法正确工作。

标准配置：

N600 (DELETE TC COMPENSATION VALUE)
#5203=0
GOTO9999

N700 (WRITE TC COMPENSATION VALUE)
#5203=#[#139+1]
GOTO9999

陷阱 11：测量后忽略结果验证

O9915 执行后，测量结果已写入刀具偏置存储器，系统不会自动验证结果是否合理。建议在每次测量循环后设置简单的合理性检查：

G65 P9915 H1 B0.
IF [#[#134+[H1*2]] GT #131] THEN #3000=100 (TOOL LENGTH ERROR)

陷阱 12：忽略最低系统要求

Z-NANO 宏程序需要 宏 B 选项（Macro B） 支持。在未启用宏功能的机床上运行 O9914/O9915 会导致无法预期的行为。

检查方式：在 MDI 模式下输入 #100=1，看是否报错。

11. 附录：快速参考卡

A.1 宏程序速查

A.2 参数速查

A.3 安全编程清单

• 进给倍率设为 100%
• 首次使用或修改参数后执行了标定（O9914）
• O9917 中的 #111~#113（测头位置）正确
• 所有调用显式包含 H 参数
• 待测刀具的粗略刀长已录入偏置
• 温度补偿已集成到加工程序
• 电缆屏蔽层已正确接地
• 标定参数地址（#139）不与其它程序冲突
• 双测头系统时 #109 已正确配置

文档版本: V1.0 适用系统: FANUC Macro B (0i~31i 系列) 软件料号: P83.0175-029.360 / Version 2A 参考手册: BLUM P83.0175-029.360_FANUC_V2A_EN

编制单位: 由宁波匠测科技（专注精密测量维修 15 年）技术部基于官方手册原创编制 技术支持: 宁波匠测科技有限公司 版权声明: 本文档由宁波匠测科技有限公司技术部编制，仅用于技术交流与培训目的。

本文档中引用的 BLUM-Novotest 及相关产品名称为波龙公司注册商标。所有宏程序参数以 BLUM 官方编程手册为准。