一種建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的方法
【專利摘要】一種建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的方法，已知工件的數(shù)控編程坐標(biāo)系，工件上設(shè)有主定位孔和輔定位孔，建立機(jī)床的工件數(shù)控加工初始坐標(biāo)系，執(zhí)行數(shù)控機(jī)床上預(yù)先編制的數(shù)控檢測程序，將主定位孔和輔定位孔的測量坐標(biāo)值存儲到檢測程序的系統(tǒng)變量中，計(jì)算偏移量和角度偏移量作為數(shù)控加工坐標(biāo)系的的補(bǔ)償，形成工件的數(shù)控加工坐標(biāo)系。
【專利說明】
一種建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是關(guān)于數(shù)控機(jī)床上建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)控加工中，正確地對工件進(jìn)行定位，建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系，是數(shù)控加工程序正確執(zhí)行的前提。因此，如何準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行工件定位，建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系成為數(shù)控加工的關(guān)鍵步驟。
[0003]對于數(shù)控機(jī)床，坐標(biāo)系是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行數(shù)控程序指令的基礎(chǔ)。工件數(shù)控程編坐標(biāo)系是在編制數(shù)控程序指令時(shí)建立的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。工件數(shù)控加工坐標(biāo)系是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行數(shù)控程序進(jìn)行加工時(shí)的參照坐標(biāo)系，它必須和工件數(shù)控程編坐標(biāo)系相吻合。建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的基準(zhǔn)一般是工件的定位基準(zhǔn)。兩孔一面定位是最常見的工件定位形式，如圖1所
/Jn ο
[0004]傳統(tǒng)的工件定位方法是人工借助于千分表等工具進(jìn)行:將千分表固定于機(jī)床主軸上，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸并檢查跳動(dòng)，不斷調(diào)整機(jī)床主軸位置，使機(jī)床主軸中心與定位孔中心對準(zhǔn)，確定孔中心位置坐標(biāo)；依次定位兩個(gè)定位孔；當(dāng)工件擺放位置不正時(shí)，還需要對工件進(jìn)行微調(diào)；最后，將其中一個(gè)孔中心位置作為工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系。這種傳統(tǒng)的建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系方法缺點(diǎn)是過程十分繁瑣，效率低，同時(shí)精度也受到操作人員技能的影響。
[0005]隨著數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度的提高，傳統(tǒng)的人工定位、建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系方法越來越體現(xiàn)出很大的局限性。例如，在封閉式加工環(huán)境、自動(dòng)交換平臺臥式加工中心等環(huán)境下，工件已經(jīng)預(yù)先裝夾好，當(dāng)工件擺放位置不正，需要微調(diào)時(shí)極為困難；同時(shí)，人工操作千分表定位、建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系都極為不便。
[0006]本發(fā)明的目的旨在克服因人工定位、建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的局限性，實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的自動(dòng)化建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種數(shù)控機(jī)床上兩孔一面定位工件的自動(dòng)化建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系以及自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)姆椒āＭㄟ^本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機(jī)床上自由放置工件的兩定位孔孔位的自動(dòng)化快速定位，建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系，并根據(jù)工件放置狀態(tài)進(jìn)行工件數(shù)控加工坐標(biāo)系自適應(yīng)補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工過程。本發(fā)明由以下內(nèi)容共同構(gòu)成:
[0008]一種建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的方法，已知工件的數(shù)控編程坐標(biāo)系,工件上設(shè)有主定位孔和輔定位孔，其特征在于:1)有一個(gè)數(shù)控檢測程序，該程序中定義了工件的主定位孔、輔定位孔在數(shù)控編程坐標(biāo)系的理論位置坐標(biāo)，以及定位孔直徑信息；2)將工件置于數(shù)控加工平臺上，在數(shù)控機(jī)床主軸上裝入測量工件位置坐標(biāo)的數(shù)控測量測頭，將該測頭移動(dòng)至工件上表面，接觸工件上表面的任意測量點(diǎn)，并將該測量點(diǎn)設(shè)置為工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的Z向初始基準(zhǔn)，將測頭移動(dòng)至工件主定位孔的上方位置，并將測頭指向的定位孔當(dāng)前位置設(shè)置為工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的X、Y向的初始基準(zhǔn)，建立機(jī)床的工件數(shù)控加工初始坐標(biāo)系；3)以初始工件數(shù)控加工坐標(biāo)系為參照系，執(zhí)行數(shù)控機(jī)床上預(yù)先編制的數(shù)控檢測程序，進(jìn)行孔測量循環(huán)指令，分別測量主定位孔和輔定位孔的中心坐標(biāo)，將主定位孔和輔定位孔的測量坐標(biāo)值存儲到檢測程序的系統(tǒng)變量中；4)通過預(yù)先寫入機(jī)床的數(shù)控檢測程序計(jì)算主定位孔和輔定位孔的理論坐標(biāo)值和測量坐標(biāo)值的X向、Y向位置偏移量和角度偏移量；5)將主定位孔和輔定位孔的X向、Y向位置偏移量和角度偏移量分別寫入機(jī)床當(dāng)前的初始工件數(shù)控加工坐標(biāo)系作為數(shù)控加工坐標(biāo)系的X向、Y向位置偏移量以及Z向旋轉(zhuǎn)偏移量的補(bǔ)償，形成工件的數(shù)控加工坐標(biāo)系。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機(jī)床上自由放置工件的兩定位孔孔位的自動(dòng)化快速定位，建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系，并根據(jù)工件放置狀態(tài)進(jìn)行工件數(shù)控加工坐標(biāo)系自適應(yīng)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工過程，提高數(shù)控加工的效率。
[0010]以下結(jié)合實(shí)施例附圖對本申請作詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是待加工工件定位孔理論位置示意圖；
[0012]圖2是待加工工件與測頭相對位置示意圖；
[0013]圖3是待加工工件定位孔實(shí)際位置示意圖。
[0014]圖中編號說明:1主定位孔、2輔定位孔、3工件數(shù)控程編坐標(biāo)系、4待加工工件、5測頭、6工件數(shù)控加工坐標(biāo)系、7機(jī)床平臺具體實(shí)施例
[0015]本實(shí)施例以一種工件在數(shù)控機(jī)床上的自動(dòng)化定位、建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系過程為例，對發(fā)明方案進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1所示，工件4為長方形，已經(jīng)預(yù)制兩個(gè)定位孔，在工件數(shù)控程編坐標(biāo)系3下，主定位孔I的理論坐標(biāo)為(XE1，YEl)，孔徑Φ20πιπι，輔定位孔2的理論坐標(biāo)為(ΧΕ2，ΥΕ2)，孔徑Φ 20mm，工件的加工設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)為Sinumerik840D。
第一步，建立初始工件數(shù)控加工坐標(biāo)系。
[0017]如圖2所示，將工件4置于機(jī)床平臺7上，工件上表面為Z向基準(zhǔn)平面。在數(shù)控機(jī)床主軸上裝入測頭5，測頭是一種能夠安裝在數(shù)控機(jī)床主軸上，用于測量工件位置坐標(biāo)的數(shù)控測量工具。
[0018]將測頭移動(dòng)至工件上表面，接觸工件上表面的任意測量點(diǎn)，并將該測量點(diǎn)設(shè)置為工件數(shù)控加工坐標(biāo)系6的Z向初始基準(zhǔn)。將測頭5移動(dòng)至工件上主定位孔I的上方大致位置，并將測頭對應(yīng)的當(dāng)前位置設(shè)置為工件數(shù)控加工坐標(biāo)系6的X、Y向基準(zhǔn)。建立機(jī)床的工件數(shù)控加工初始坐標(biāo)系，在數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中存儲位置為G54。
[0019]第二步，進(jìn)行兩定位孔孔位的自動(dòng)化快速定位。
[0020]如圖3所示，以初始工件數(shù)控加工坐標(biāo)系6為參照系，在數(shù)控機(jī)床上執(zhí)行預(yù)先編制的數(shù)控檢測程序。數(shù)控檢測程序中，定義了主定位孔I的理論位置坐標(biāo)(XE1，YE1)、輔定位孔2的理論位置坐標(biāo)(XE2，YE2)，定位孔的直徑Φ20πιπι等信息，以及測頭運(yùn)動(dòng)、測量等指令。先使測頭5運(yùn)動(dòng)至主定位孔I的上方位置，執(zhí)行孔測量循環(huán)指令CYCLE977，將測量得到的主定位孔中心的測量坐標(biāo)(XM1，YM1)存儲到數(shù)控檢測程序的系統(tǒng)變量中；再使測頭運(yùn)動(dòng)至輔定位孔2的上方位置，執(zhí)行孔測量循環(huán)指令CYCLE977，將測量得到的輔定位孔中心的測量坐標(biāo)(XM2，YM2)存儲到數(shù)控檢測程序的系統(tǒng)變量中。
[0021]第三步，通過預(yù)先寫入機(jī)床的數(shù)控程序中的指令，計(jì)算定位孔的位置偏移量和角度偏移量。如圖3所不。
[0022]主定位孔I的位置偏移量:
[0023]X 向偏移量:XFI = XMl-XEl ；
[0024]Y 向偏移量:YFI = YMl-YEl ；
[0025]工件數(shù)控程編坐標(biāo)系3下，兩定位孔連線所呈的角度:
[0026]Al = atan ((YE2-YE1) / (XE2-XE1))；
[0027]實(shí)測后，工件數(shù)控加工坐標(biāo)系6下，兩定位孔連線所呈的角度:
[0028]A2 = atan((YM2-YM1)/(XM2-XM1))；
[0029]工件的角度偏移量:
[0030]A3 = A2_A1。
[0031]第四步，通過預(yù)先寫入數(shù)控程序中的指令，進(jìn)行工件數(shù)控加工坐標(biāo)系6的位置偏移量和角度偏移量補(bǔ)償。
[0032]首先，進(jìn)行工件數(shù)控加工坐標(biāo)系6的位置偏移量補(bǔ)償，將X向、Y向偏移量分別寫入機(jī)床系統(tǒng)的當(dāng)前工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的X向、Y向位置偏移量補(bǔ)償值中，程序指令如下:
[0033]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, X, FI] =XFI
[0034]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, Y, FI] =YFI
[0035]再將進(jìn)行工件數(shù)控加工坐標(biāo)系6的角度偏移量寫入機(jī)床系統(tǒng)的當(dāng)前工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的Z向旋轉(zhuǎn)偏移量補(bǔ)償值中，程序指令如下:
[0036]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, Z, RT] = A3
[0037]在Sinumerik840D系統(tǒng)中自動(dòng)化快速找正及工件數(shù)控加工坐標(biāo)系自適應(yīng)補(bǔ)償程序?qū)崿F(xiàn)示例如下:
[0038]DEF REAL_PosXl, _PosX2, _PosYl, _PosY2, _PosZl, _PosZ2 ；/變量定義 /
[0039]DEF REAL_dial，_dia2，_ANGLE
[0040]DEF INT_Gcode
[0041 ] DEF REAL_XEI，_YEI，_XE2, _YE2, _XM1，_YM1，_XM2, _YM2, WK_0FFSET_N0
[0042]DEF REAL_XFI，_YFI，_A3
[0043]_PosXl = 0 ；/主定位孔理論坐標(biāo)定義/
[0044]_PosYl = O
[0045]_PosZl = 0
[0046]_PosX2 = 0 ；/輔定位孔理論坐標(biāo)定義/
[0047]_PosY2 = 1355
[0048]_PosZ2 = O
[0049]_dial = 20 ；/主定位孔孔徑定義/
[0050]_dia2 = 20
[0051]_Gcode = $P_GG[8]；
[0052]_XE1 = _PosXl
[0053]_YE1 = _PosYl
[0054]_XE2 = _PosX2
[0055]_YE2 = _PosY2
[0056]FFffOF
[0057]COMPOF
[0058]IF $AA_IM[Z]< = -300
[0059]SUPA GOZ = -300
[0060]ENDIF
[0061]SUPA GOCOAO
[0062]PROBON ；
[0063]GO X = _PosXlY = _PosYl；/測頭運(yùn)動(dòng)至主定位孔/
[0064]GO Z = _PosZ 1+100
[0065]Gl Z = _PosZl+10F5000
[0066]Gl Z = _PosZl_5F500
[0067]SPOS = 0；/定義孔測量參數(shù)/
[0068]_MVAR = 101
[0069]_SETVAL = _dial
[0070]_PRNUM = I
[0071]_KNUM = 0
[0072]_FA = 10
[0073]_TSA = 10
[0074]_CPA = _PosXl
[0075]_CP0 = _PosYl
[0076]_STA1 = 0
[0077]_VMS = 500
[0078]_NMSP = 2
[0079]_CHBIT[10] = 0
[0080]_CHBIT[11] = 0
[0081]_CHBIT[21] = I
[0082]CYCLE977；/執(zhí)行主定位孔測量循環(huán)/
[0083]_XM1 = _0VR[5] ；/主定位孔孔中心實(shí)測位置存儲/
[0084]_YM1 = _0VR[6]
[0085]STOPRE
[0086]Gl Z = _PosZl+20F500;/測頭離開主定位孔 /
[0087]Gl Z = _PosZl+100F5000
[0088]GO SUPA ZO
[0089]GO X = _PosX2Y = _PosY2；/測頭運(yùn)動(dòng)至輔定位孔/
[0090]GO Z = _PosZ2+100
[0091]Gl Z = _PosZ2+10F5000
[0092]Gl Z = _PosZ2_5F500
[0093]_MVAR = I；/定義孔測量參數(shù)/
[0094]_KNUM = 0
[0095]_SETVAL = _dia2
[0096]_CPA = _PosX2
[0097]_CP0 = _PosY2
[0098]SPOS = 0
[0099]CYCLE977；/執(zhí)行輔定位孔測量循環(huán)/
[0100]_XM2 = _0VR[5] ；/輔定位孔孔中心實(shí)測位置存儲/
[0101]_YM2 = _0VR[6]
[0102]STOPRE
[0103]RO 8 = _Gcode_l
[0104]WK_0FFSET_N0 = R08
[0105]STOPRE
[0106]R201 = ATAN2 (_YE2__YE1，_XE2__XE1) ；/兩定位孔連線所呈的理論角度 /
[0107]R202 = ATAN2 (_YM2__YM1，_XM2__XM1) ；/兩定位孔連線所呈的實(shí)測角度 /
[0108]_A3 = R202-R201;/工件的角度偏移量/
[0109]_XFI = _XM1-_XE1;/主定位孔的位置偏移量/
[0110]_YFI = _YM1__XE1
[0111]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, X，F(xiàn)I] = _XFI ；/進(jìn)行工件數(shù)控加工坐標(biāo)系位置偏移量補(bǔ)償/
[0112]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, Y, FI] = _YFI
[0113]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, Z, RT] = _A3 ；/進(jìn)行工件數(shù)控加工坐標(biāo)系角度偏移量補(bǔ)償/
[0114]STOPRE
[0115]GO SUPA ZO ；
[0116]PROBOF
[0117]M2
[0118]至此，在數(shù)控機(jī)床上的工件自動(dòng)化快速定位，工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的建立，以及位置偏移量和角度偏移量自適應(yīng)補(bǔ)償全部完成，可以進(jìn)行后續(xù)數(shù)控加工。
【權(quán)利要求】
1.一種建立工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的方法，已知工件的數(shù)控編程坐標(biāo)系，工件上設(shè)有主定位孔和輔定位孔，其特征在于:1)有一個(gè)數(shù)控檢測程序，該程序中定義了工件的主定位孔、輔定位孔在數(shù)控編程坐標(biāo)系的理論位置坐標(biāo)，以及定位孔直徑信息:2)將工件置于數(shù)控加工平臺上，在數(shù)控機(jī)床主軸上裝入測量工件位置坐標(biāo)的數(shù)控測量測頭，將該測頭移動(dòng)至工件上表面，接觸工件上表面的任意測量點(diǎn)，并將該測量點(diǎn)設(shè)置為工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的2向初始基準(zhǔn)，將測頭移動(dòng)至工件主定位孔的上方位置，并將測頭指向的定位孔當(dāng)前位置設(shè)置為工件數(shù)控加工坐標(biāo)系的X、I向的初始基準(zhǔn)，建立機(jī)床的工件數(shù)控加工初始坐標(biāo)系以初始工件數(shù)控加工坐標(biāo)系為參照系，執(zhí)行數(shù)控機(jī)床上預(yù)先編制的數(shù)控檢測程序，進(jìn)行孔測量循環(huán)指令，分別測量主定位孔和輔定位孔的中心坐標(biāo)，將主定位孔和輔定位孔的測量坐標(biāo)值存儲到檢測程序的系統(tǒng)變量中通過預(yù)先寫入機(jī)床的數(shù)控檢測程序計(jì)算主定位孔和輔定位孔的理論坐標(biāo)值和測量坐標(biāo)值的X向、V向位置偏移量和角度偏移量；5〉將主定位孔和輔定位孔的X向、V向位置偏移量和角度偏移量分別寫入機(jī)床當(dāng)前的初始工件數(shù)控加工坐標(biāo)系作為數(shù)控加工坐標(biāo)系的X向、V向位置偏移量以及2向旋轉(zhuǎn)偏移量的補(bǔ)償，形成工件的數(shù)控加工坐標(biāo)系。
【文檔編號】B23Q17/22GK104440384SQ201410546620
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】田輝, 杜理博, 王宇光, 李鋒, 顧玉潔 申請人:中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)分公司