專利名稱：數(shù)控加工防操作差錯技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)控加工技術領域，特別是關于數(shù)控加工中防止操作差錯的技術。
背景技術：
眾所周知，數(shù)控加工就是利用數(shù)字化控制系統(tǒng)在加工機床上完成整個零件的加工， 加工的全過程包括走刀、換刀、變速、變向、停車都是自動完成的，是一種由計算機程 序控制的現(xiàn)代化加工手段，其加工的準確性和精度以及加工效率都是傳統(tǒng)的機械加工所 無法比擬的。
隨著數(shù)控加工技術的發(fā)展以及數(shù)控工藝程編的技術進歩，由數(shù)控工藝程編造成失誤 的比例己經(jīng)大幅度減少；同時，由于數(shù)控操作失誤引起的質量損失逐漸成為主要矛盾。 特別是目前航空產品逐漸趨向復雜化、整體化，加工設備高速化，因此操作失誤引起的 損失十分巨大。每年數(shù)控行業(yè)因為對刀錯誤、坐標系設置錯誤、刀長設置錯誤、刀具使 用錯誤而造成大量的零件超差報廢，不僅耽誤了零件的交付，而且使企業(yè)蒙受巨大的經(jīng) 濟損失。
目前，數(shù)控加工領域對如何防止或減少數(shù)控操作失誤還缺少有效手段,防止數(shù)控操 作失誤主要還是靠操作者的責任心和技術水平，通過反復核査減少失誤，人為因素影響 很大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過簡單的系統(tǒng)宏程序調用就能實現(xiàn)對使用刀具、坐標 系設置進行自動檢測的技術，避免數(shù)控加工中因操作失誤所造成的經(jīng)濟損失。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的數(shù)控加工防操作差錯技術，含有數(shù)控加工機床和數(shù)控加 工系統(tǒng)，在數(shù)控加工系統(tǒng)內有工件加工程序和機床坐標系、工件坐標系，通過系統(tǒng)參數(shù) 調用機床坐標系和工件坐標系可以實現(xiàn)轉換，其特征在于在數(shù)控加工機床的工作臺上某 一固定位置設有一個標準校驗塊，在工件加工程序前增加一個針對校驗塊走刀的操作校 驗程序。
本發(fā)明的優(yōu)點在于提供一種低成本，易操作的防操作差錯技術，在對工件實施加工
前通過系統(tǒng)調用一個防差錯校驗程序首先對校驗標準塊進行走刀校驗，以此避免在數(shù)控 加工中因人為操作失誤而造成產品質量損失或機床事故。
以下結合實施例附圖對該申請作進一歩詳細描述-


圖1是防差錯技術原理示意圖
圖2是防差錯校驗塊結構示意圖3是防差錯程序刀具軌跡示意圖4是防差錯數(shù)控加工主程序結構框圖
圖5是防差錯校驗子程序設計流程框圖
圖中編號說明l機床工作臺、2待加工工件、3工件坐標系、4機床坐標系、5加
工刀具、6校驗塊、7校驗塊凸臺、8校驗塊底座、9螺栓 具體實施例
參見附圖l，相對于數(shù)控加工機床的機床工作臺1，機床坐標系4恒定不變，而工 件坐標系3則隨待加工工件2的變化發(fā)生變化，校驗塊6是固定在機床工作臺1上的一 個可更換的錐形標準塊，該校驗塊在機床坐標系4內的坐標值是一個不變的固定值，校 驗塊6在工件坐標系3下的位置，可以通過系統(tǒng)參數(shù)調用，從機床坐標系到工件坐標系 進行轉換來實現(xiàn)。
數(shù)控加工系統(tǒng)在執(zhí)行零件加工程序前，設置完工件坐標系之后，先調用防差錯校驗 程序，使加工刀具5沿防差錯校驗塊6的錐面走刀檢査，確定刀具的使用規(guī)格、坐標系 的設置是否正確。如果刀具錯誤或坐標系設置有誤，則發(fā)出報警信息或銑傷校驗塊，提 醒操作者對刀具和工件坐標系的設置進行檢査。
參見附圖2，防差錯校驗塊材料為鋁合金，防差錯校驗塊6由校驗塊底座8和校驗 塊凸臺7組成，校驗塊底座8用螺栓9固定在機床工作臺面上，校驗塊凸臺7是一個錐 形標準塊，用螺栓連接在底座上，能夠在銑傷后快速更換。防差錯校驗塊6—旦安裝完 成后，其在機床上的位置是固定不變的，并且一般安裝在機床的一角，避免影響零件正 常加工。
和傳統(tǒng)的數(shù)控加工程序不同，包含防差錯校驗過程的數(shù)控加工程序包括主程序和進
行了特定開發(fā)的防差錯校驗子程序(或稱宏程序)。
在正式加工零件之前，主程序在設置完工件坐標系后，先調用防差錯校驗子程序， 同時將相應的刀具信息以參數(shù)形式傳遞給校驗子程序，子程序完成防差錯校驗過程后， 再執(zhí)行零件加工程序。如果需要進行鏡像加工，則由主程序設置鏡像指令自動進行，不 需要操作人員手動設置鏡像，如圖4所示。
防差錯校驗子程序如圖5所示，操作校驗程序包括以下流程接受相關參數(shù)、判斷 參數(shù)信息、計算機床坐標和當前工件坐標之間差值、轉換校驗塊的機床坐標為工件坐標、 計算校驗軌跡、啟動刀具實施校驗軌跡、結束校驗返回主程序。
刀具的徑向補償參數(shù)、長度參數(shù)等參數(shù)由操作人員輸入機床，刀具直徑D、刀具底 角R、徑向刀補號A及刀補范圍C等參數(shù)由程編人員在主程序中定義，子程序接受相 關參數(shù)后，首先判斷刀具直徑、底角、刀補地址信息是否足夠以及刀補值是否超出范圍， 并判斷是否手動設置了鏡像操作，對每一項參數(shù)進行賦值判斷，如果輸入的參數(shù)不夠或 與程序中要求的參數(shù)不一致，則系統(tǒng)發(fā)出報警信號，提醒操作人員進行相關參數(shù)的核對。 參數(shù)判斷完成后，計算機床坐標系和當前工件坐標系坐標XYZ差值，然后將校驗塊的機 床坐標轉換為工件坐標，計算刀具沿校驗塊錐面走圓弧軌跡時的圓弧半徑，在工件坐標 系下，刀具沿設定的校驗軌跡運動，如圖3所示，刀具從起刀點走到校驗塊上方P點， 由P點運行到L點，再移動到與校驗塊錐面貼近的K點，刀具沿校驗塊錐面走圓弧軌跡 一周后，運行到H點抬刀，再回起刀點，子程序結束，返回主程序。
防差錯校驗子程序執(zhí)行完成后會出現(xiàn)三種情況。第一種是沒有任何錯誤報警信息, 刀具沿校驗塊錐面走刀正常，未銑傷校驗塊，可以繼續(xù)正常加工零件；第二種是程序發(fā) 出了錯誤報警信息，則終止程序執(zhí)行，檢査錯誤原因；第三種是沒有任何錯誤報警信息， 但刀具沿校驗塊錐面走刀不正常，銑傷校驗塊或明顯偏離校驗塊，則終止程序執(zhí)行，檢 査錯誤原因。
本發(fā)明的實施可以有效避免以下幾種錯誤
a) 工件坐標系設置錯誤；
b) 錯誤的設置鏡像操作；
c) 刀長設置錯誤；
d) 刀具規(guī)格使用錯誤(刀具直徑、底角)；
e) 刀具徑向補償設置超出范圍；
0在刀具直徑和底角值沒輸入時，也會發(fā)出錯誤報警。
防差錯校驗子程序的開發(fā)主要以應用系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)變量并進行算數(shù)、邏輯運算 為基礎，脫離了具體加工零件，因此對特定機床上所有零件具有通用性。防差錯校驗子 程序一直駐留在數(shù)控機床系統(tǒng)中，任何零件的加工只要簡單調用即可。 實現(xiàn)示例
1、在FANUC系統(tǒng)中防差錯校驗程序實現(xiàn)示例
1) FANUC宏程序編程
在FANUC系統(tǒng)中，使用宏程序編程方法實現(xiàn)的防差錯方案。 宏程序把實現(xiàn)定義的實現(xiàn)某種特定功能的一組指令像子程序一樣預先存入存儲 器中，用一個指令來代表這個存儲的功能，實現(xiàn)在其它程序中對該功能的引用。把這一 組指令稱為宏程序。在宏程序中，可以使用變量、算術、邏輯運算等，可以進行參數(shù)傳 遞。
2) 編程前提-
工件坐標系方向和機床坐標系方向一致，對稱零件的加工使用鏡像指令實現(xiàn)，避免 操作人員手動干預。
3) 程序示例
無鏡像加工時的主程序
G00G90G54X0Y0Z100 (主程序開始) M03S8000
G65P9999D30R5A1C0. 1 (帶參數(shù)宏程序調用)
(D為刀具直徑，R為刀具底角) (A為徑向刀補號，C為刀補范圍)
……… (具體零件加工程序，省略)
M30 (主程序結束)
鏡像加工時的主程序
G00G90G54X0Y0Z100 (主程序開始) M03S8000
G65P8888D30R5A1C0. 1 (帶參數(shù)宏程序調用) G51. 1Y0. 00011. 000J-1. 000A0. 000 (鏡像指令打丌)
G50. 1Y0. 00011. 000J-1. 000A0. 000 M30
子程序-%08888
IF[#7 EQ #2]GOTO 10 IF[H18 EQ #2]GOTO 10 IF[#3007 NE O]GOTO 20 #115=11 [2000+#1] IF[ttl15 LT #3]GOTO 25 IF [#115 GT -113] GOTO 25 #108=#4014 ■1+#5021 #102=0-船022 #103=#5043-#5023 H104=X+#101 #105=Y+#102 #106=Z+#103
#107=30+#7/2-0. 58579*#18+0. 2
(具體零件加工程序，省略)
(鏡像指令關閉) (主程序結束)
(判斷D是否賦值，沒有則報警) (判斷R是否賦值，沒有則報警) (判斷是否設置了鏡像，有則報警) (計算刀具徑向幾何偏置和磨損偏置和)
(判斷刀補是否在范圍內)
(保存第14組G代碼)
(計算工件坐標系和機床坐標系X差值)
(計算工件坐標系和機床坐標系Y差值)
(計算工件坐標系和機床坐標系Z差值)
(轉換P點X機床坐標為工件坐標)
(轉換P點Y機床坐標為工件坐標)
(轉換P點Z機床坐標為工件坐標)
(計算刀具偏出量，見程序說明)
G01G91GW08Z-#5023F500(回機床ZO面)
G01G90Xttl04Yttl05F500(走到P點上方)
Z#106F500(走到P點)
G01G91Xftl07Y#107F500(走到L點，見圖3)
Z-115. 000F500(下刀)
Y-#107F500(走到K點，見圖3)
G02G90G17I#107F2000(刀具沿校驗塊錐面走圓弧)
G01G91Y-#107F500(走到H點，見圖3)
Z115.000F500(抬刀)
Z-H5023F500(回機床zo面)
G01G90X0Y0F500(回工件坐標系XOYO點)
Z#5043F500(回起刀點)
GOTO 30(跳到N30)
N10 #3000=20(NO D OR R)(20報警信息)
N20 #3007=30(tt3007 ERROR)(30報警信息)
N25 #3000=40 (COMPENSATION ERROR) (40報警信息)N30 M99(結束)
#3007地址為一個16位的儲存器，用來判斷X、 Y軸是否打反向。對XYZAB坐 標系統(tǒng)的五坐標機床統(tǒng)來說，如果工件坐標系方向和機床坐標系方向一致，那么#3007 的值應該為0。
#3000為FANUC報警地址，30為報警號(報警號值可以為0~4095中的值，可以 自己定義)，當#3000=40 (COMPENSATION ERROR)有效時，系統(tǒng)顯示報警信息。 2、在SIEMENS系統(tǒng)中防差錯校驗程序實現(xiàn)示例 無鏡像加工時的主程序
G00G90G17G642G54X0. Y0. Z100. AO. CO.(主程序開始) M03S8000M08Rl=30
R2=5
L8888
M30
(主程序參數(shù)R1為刀具直徑)
(主程序參數(shù)R2為刀具底角)
(子程序調用)
(主程序參數(shù)可直接在子程序中引用)
(具體零件加工程序，省略) (主程序結束)
鏡像加工時的主程序
G00G90G17G642G54X0. Y0. Z100. AO. CO.
M03S8000M08
Rl=30
R2=5
L8888
$P—PFRAME[Y，MI]==1 求P一PF畫E[A， MI]==1 $P—PFRAME[C， MI]-l
(主程序開始)
(Rl為刀具直徑) (R2為刀具底角) (子程序調用) (鏡像指令打開)
SUPA M30
(具體零件加工程序，省略) (取消所有鏡像，恢復原始狀態(tài)) (主程序結束)
子程序-L8888
IF R1==0 GOTOF BA0JING1 IF R2==0 GOTOF BA0JING1
(判斷D是否賦值，沒有則報警) (判斷R是否賦值，沒有則報警)
IF $P_IFRAME[X,MI]==1 GOTOF BA0JING2 (如果X軸手動鏡像，報警)IF $P—IFRAME[Y，MIX GOTOF BA0JING2 IF $P—IFRAME[Z，MI]==1 GOTOF BA0JING2 IF $P_IFRAME[A，MI]==1 GOTOF BA0JING2 IF $P_IFRAME[C,MI]=1 GOTOF BAOJING2 R3,A—頂[幻 R4=$AA—IM[Y] R5=$AA—IM[Z] R6=$AA—IW[幻 R7=$AA—IW[Y] R8=$AA—IW[Z] R9=R6-R3 R10=R7-R4 R11=R8-R5 R12=X+R9 R13二Y+R10 R14=Z+R11
R15=30+Rl/2-0. 58579*R2+0. 2 G00G91Z200. 000 G90X=R12Y=R13 Z=R14
G01G91X=R15Y=R15F3000 Z-115.000F500 Y=-R15F500 G02G90G17I=-R15F500 G01G91Y=-R15F500 Z115.000F3000 G00Z300. 000
(如果Y軸手動鏡像，報警)
(如果Z軸手動鏡像，報警)
(如果A軸手動鏡像,報警)
(如果C軸手動鏡像，報警)
(保存當前位置機床坐標系下X值)
(保存當前位置機床坐標系下Y值)
(保存當前位置機床坐標系下Z值)
(保存當前位置工件坐標系下X值)
(保存當前位置工件坐標系下Y值)
(保存當前位置工件坐標系下Z值)
(計算工件坐標系和機床坐標系X差值)
(計算工件坐標系和機床坐標系Y差值)
(計算工件坐標系和機床坐標系Z差值)
(轉換P點X機床坐標為工件坐標)
(轉換P點Y機床坐標為工件坐標)
(轉換P點Z機床坐標為工件坐標)
(計算刀具偏出量，見程序說明)
(Z值抬200)
(走到P點上方)
(走到P點)
(走到L點，見圖3)
(刀具沿校驗塊錐面走圓弧)
(走到K點，見圖3)
(銑試塊)
(走到H點，見圖3) (抬刀，回P點高度) (Z值抬300)
G90X0. 000Y0. 000
(回工件坐標系X0Y0點)
AO.000C0.000
(AC擺回0)
G0T0F N100
(向前跳轉到NIOO)
BA0JING1:SETAL (65000， NO D OR R) (報警，沒有D或R值)
BA0JING2:SETAL (65002, MIRROR BY MDI IS ERROR)(報警，手動鏡像錯誤) M30
S正MENS變量分為3種類型，用戶自定義變量、計算參數(shù)、系統(tǒng)變量。用戶自定 義變量就是用戶自己定義的變量，名稱和變量類型(如REAL)都可以定義。計算參數(shù) 有100個(一般情況下)，為R0 R99，可以直接使用。系統(tǒng)變量是供控制系統(tǒng)使用的 變量，它們可以在程序中進行處理(寫、讀)。系統(tǒng)變量可以存取零點位移、刀具補償、 實值、軸的測量值、控制系統(tǒng)的狀態(tài)等。
SIEMENS系統(tǒng)程序中X， Y， Z， F， S等涉及變量的時候，格式為Xil，中間有等于號。
SIEMENS報警系統(tǒng)通過關鍵字SETAL實現(xiàn)，后面的括號里要填寫報警號，報警號范圍 從6000(T69999,其中60000~64999用于西門子循環(huán)，65000 69999供用戶使用，括號里 還可以編寫報警信息。
針對數(shù)控加工操作中容易引起操作失誤的幾個環(huán)節(jié)，本發(fā)明設計了能夠有效防止操 作失誤的方法，從而避免此類錯誤造成產品質量損失或機床事故。經(jīng)實際應用證明該方 法是可行的。
N100 M17
(結束)
權利要求
1、數(shù)控加工防操作差錯技術，含有數(shù)控加工機床和數(shù)控加工系統(tǒng)，在數(shù)控加工系統(tǒng)內有工件加工程序和機床坐標系、工件坐標系，通過系統(tǒng)參數(shù)調用機床坐標系和工件坐標系可以實現(xiàn)轉換，其特征在于在數(shù)控加工機床的工作臺上設有一個校驗塊，在工件加工程序前增加一個針對校驗塊的走刀操作校驗程序。
2、 如權利要求1所述的數(shù)控加工防操作差錯技術，其特征在于所述的校驗塊由校 驗塊底座和校驗塊凸臺組成，校驗塊底座固定在機床工作臺面上，校驗塊凸臺是一個錐 形標準塊，與校驗塊底座活動連接，該校驗塊在機床坐標系內的坐標值是一個不變的固 定值。
3、 如權利要求1或2所述的數(shù)控加工防操作差錯技術，其特征在于所述的操作校驗程序包括以下流程接受相關參數(shù)、判斷參數(shù)信息、計算機床坐標和當前工件坐標之間差值、轉換校驗塊的機床坐標為工件坐標、計算校驗軌跡、啟動刀具實施校驗軌跡、 結束校驗返回主程序。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)控加工防操作差錯技術，在數(shù)控加工機床的工作臺上設有一個標準校驗塊，在工件加工程序前增加一個針對校驗塊走刀的操作校驗程序，通過簡單的系統(tǒng)宏程序調用就能實現(xiàn)對使用刀具、坐標系設置進行自動檢測，避免數(shù)控加工中因操作失誤所造成的經(jīng)濟損失。防差錯校驗子程序的開發(fā)主要以應用系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)變量并進行算數(shù)、邏輯運算為基礎，脫離了具體加工零件，因此對特定機床上所有零件具有通用性。防差錯校驗子程序一直駐留在數(shù)控機床系統(tǒng)中，任何零件的加工只要簡單調用即可。
文檔編號G05B19/18GK101169643SQ20071019588
公開日2008年4月30日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權日2007年12月4日
發(fā)明者周文東, 輝 田, 鄭小偉 申請人:西安飛機工業(yè)(集團)有限責任公司