一种建立工件数控加工坐标系的方法
【专利摘要】一种建立工件数控加工坐标系的方法，已知工件的数控编程坐标系，工件上设有主定位孔和辅定位孔，建立机床的工件数控加工初始坐标系，执行数控机床上预先编制的数控检测程序，将主定位孔和辅定位孔的测量坐标值存储到检测程序的系统变量中，计算偏移量和角度偏移量作为数控加工坐标系的的补偿，形成工件的数控加工坐标系。
【专利说明】
一种建立工件数控加工坐标系的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控加工【技术领域】，特别是关于数控机床上建立工件数控加工坐标系的方法。
【背景技术】
[0002]在数控加工中，正确地对工件进行定位，建立工件数控加工坐标系，是数控加工程序正确执行的前提。因此，如何准确、快速地进行工件定位，建立工件数控加工坐标系成为数控加工的关键步骤。
[0003]对于数控机床，坐标系是数控机床执行数控程序指令的基础。工件数控程编坐标系是在编制数控程序指令时建立的基准坐标系。工件数控加工坐标系是数控机床执行数控程序进行加工时的参照坐标系，它必须和工件数控程编坐标系相吻合。建立工件数控加工坐标系的基准一般是工件的定位基准。两孔一面定位是最常见的工件定位形式，如图1所
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[0004]传统的工件定位方法是人工借助于千分表等工具进行:将千分表固定于机床主轴上，手动旋转主轴并检查跳动，不断调整机床主轴位置，使机床主轴中心与定位孔中心对准，确定孔中心位置坐标；依次定位两个定位孔；当工件摆放位置不正时，还需要对工件进行微调；最后，将其中一个孔中心位置作为工件数控加工坐标系的原点，建立工件数控加工坐标系。这种传统的建立工件数控加工坐标系方法缺点是过程十分繁琐，效率低，同时精度也受到操作人员技能的影响。
[0005]随着数控机床自动化程度的提高，传统的人工定位、建立工件数控加工坐标系方法越来越体现出很大的局限性。例如，在封闭式加工环境、自动交换平台卧式加工中心等环境下，工件已经预先装夹好，当工件摆放位置不正，需要微调时极为困难；同时，人工操作千分表定位、建立工件数控加工坐标系都极为不便。
[0006]本发明的目的旨在克服因人工定位、建立工件数控加工坐标系的局限性，实现高效、准确的自动化建立工件数控加工坐标系方法。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种数控机床上两孔一面定位工件的自动化建立工件数控加工坐标系以及自适应补偿的方法。通过本发明，能够实现对数控机床上自由放置工件的两定位孔孔位的自动化快速定位，建立工件数控加工坐标系，并根据工件放置状态进行工件数控加工坐标系自适应补偿,实现自动化加工过程。本发明由以下内容共同构成:
[0008]一种建立工件数控加工坐标系的方法，已知工件的数控编程坐标系,工件上设有主定位孔和辅定位孔，其特征在于:1)有一个数控检测程序，该程序中定义了工件的主定位孔、辅定位孔在数控编程坐标系的理论位置坐标，以及定位孔直径信息；2)将工件置于数控加工平台上，在数控机床主轴上装入测量工件位置坐标的数控测量测头，将该测头移动至工件上表面，接触工件上表面的任意测量点，并将该测量点设置为工件数控加工坐标系的Z向初始基准，将测头移动至工件主定位孔的上方位置，并将测头指向的定位孔当前位置设置为工件数控加工坐标系的X、Y向的初始基准，建立机床的工件数控加工初始坐标系；3)以初始工件数控加工坐标系为参照系，执行数控机床上预先编制的数控检测程序，进行孔测量循环指令，分别测量主定位孔和辅定位孔的中心坐标，将主定位孔和辅定位孔的测量坐标值存储到检测程序的系统变量中；4)通过预先写入机床的数控检测程序计算主定位孔和辅定位孔的理论坐标值和测量坐标值的X向、Y向位置偏移量和角度偏移量；5)将主定位孔和辅定位孔的X向、Y向位置偏移量和角度偏移量分别写入机床当前的初始工件数控加工坐标系作为数控加工坐标系的X向、Y向位置偏移量以及Z向旋转偏移量的补偿，形成工件的数控加工坐标系。
[0009]本发明的优点在于:能够实现对数控机床上自由放置工件的两定位孔孔位的自动化快速定位，建立工件数控加工坐标系，并根据工件放置状态进行工件数控加工坐标系自适应补偿，实现自动化加工过程，提高数控加工的效率。
[0010]以下结合实施例附图对本申请作详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是待加工工件定位孔理论位置示意图；
[0012]图2是待加工工件与测头相对位置示意图；
[0013]图3是待加工工件定位孔实际位置示意图。
[0014]图中编号说明:1主定位孔、2辅定位孔、3工件数控程编坐标系、4待加工工件、5测头、6工件数控加工坐标系、7机床平台具体实施例
[0015]本实施例以一种工件在数控机床上的自动化定位、建立工件数控加工坐标系过程为例，对发明方案进一步说明。
[0016]如图1所示，工件4为长方形，已经预制两个定位孔，在工件数控程编坐标系3下，主定位孔I的理论坐标为(XE1，YEl)，孔径Φ20πιπι，辅定位孔2的理论坐标为(ΧΕ2，ΥΕ2)，孔径Φ 20mm，工件的加工设备数控系统为Sinumerik840D。
第一步，建立初始工件数控加工坐标系。
[0017]如图2所示，将工件4置于机床平台7上，工件上表面为Z向基准平面。在数控机床主轴上装入测头5，测头是一种能够安装在数控机床主轴上，用于测量工件位置坐标的数控测量工具。
[0018]将测头移动至工件上表面，接触工件上表面的任意测量点，并将该测量点设置为工件数控加工坐标系6的Z向初始基准。将测头5移动至工件上主定位孔I的上方大致位置，并将测头对应的当前位置设置为工件数控加工坐标系6的X、Y向基准。建立机床的工件数控加工初始坐标系，在数控机床系统中存储位置为G54。
[0019]第二步，进行两定位孔孔位的自动化快速定位。
[0020]如图3所示，以初始工件数控加工坐标系6为参照系，在数控机床上执行预先编制的数控检测程序。数控检测程序中，定义了主定位孔I的理论位置坐标(XE1，YE1)、辅定位孔2的理论位置坐标(XE2，YE2)，定位孔的直径Φ20πιπι等信息，以及测头运动、测量等指令。先使测头5运动至主定位孔I的上方位置，执行孔测量循环指令CYCLE977，将测量得到的主定位孔中心的测量坐标(XM1，YM1)存储到数控检测程序的系统变量中；再使测头运动至辅定位孔2的上方位置，执行孔测量循环指令CYCLE977，将测量得到的辅定位孔中心的测量坐标(XM2，YM2)存储到数控检测程序的系统变量中。
[0021]第三步，通过预先写入机床的数控程序中的指令，计算定位孔的位置偏移量和角度偏移量。如图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]工件数控程编坐标系3下，两定位孔连线所呈的角度:
[0026]Al = atan ((YE2-YE1) / (XE2-XE1))；
[0027]实测后，工件数控加工坐标系6下，两定位孔连线所呈的角度:
[0028]A2 = atan((YM2-YM1)/(XM2-XM1))；
[0029]工件的角度偏移量:
[0030]A3 = A2_A1。
[0031]第四步，通过预先写入数控程序中的指令，进行工件数控加工坐标系6的位置偏移量和角度偏移量补偿。
[0032]首先，进行工件数控加工坐标系6的位置偏移量补偿，将X向、Y向偏移量分别写入机床系统的当前工件数控加工坐标系的X向、Y向位置偏移量补偿值中，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]再将进行工件数控加工坐标系6的角度偏移量写入机床系统的当前工件数控加工坐标系的Z向旋转偏移量补偿值中，程序指令如下:
[0036]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, Z, RT] = A3
[0037]在Sinumerik840D系统中自动化快速找正及工件数控加工坐标系自适应补偿程序实现示例如下:
[0038]DEF REAL_PosXl, _PosX2, _PosYl, _PosY2, _PosZl, _PosZ2 ；/变量定义 /
[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 ；/主定位孔理论坐标定义/
[0044]_PosYl = O
[0045]_PosZl = 0
[0046]_PosX2 = 0 ；/辅定位孔理论坐标定义/
[0047]_PosY2 = 1355
[0048]_PosZ2 = O
[0049]_dial = 20 ；/主定位孔孔径定义/
[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 $AA_IM[Z]< = -300
[0059]SUPA GOZ = -300
[0060]ENDIF
[0061]SUPA GOCOAO
[0062]PROBON ；
[0063]GO X = _PosXlY = _PosYl；/测头运动至主定位孔/
[0064]GO Z = _PosZ 1+100
[0065]Gl Z = _PosZl+10F5000
[0066]Gl Z = _PosZl_5F500
[0067]SPOS = 0；/定义孔测量参数/
[0068]_MVAR = 101
[0069]_SETVAL = _dial
[0070]_PRNUM = I
[0071]_KNUM = 0
[0072]_FA = 10
[0073]_TSA = 10
[0074]_CPA = _PosXl
[0075]_CP0 = _PosYl
[0076]_STA1 = 0
[0077]_VMS = 500
[0078]_NMSP = 2
[0079]_CHBIT[10] = 0
[0080]_CHBIT[11] = 0
[0081]_CHBIT[21] = I
[0082]CYCLE977；/执行主定位孔测量循环/
[0083]_XM1 = _0VR[5] ；/主定位孔孔中心实测位置存储/
[0084]_YM1 = _0VR[6]
[0085]STOPRE
[0086]Gl Z = _PosZl+20F500;/测头离开主定位孔 /
[0087]Gl Z = _PosZl+100F5000
[0088]GO SUPA ZO
[0089]GO X = _PosX2Y = _PosY2；/测头运动至辅定位孔/
[0090]GO Z = _PosZ2+100
[0091]Gl Z = _PosZ2+10F5000
[0092]Gl Z = _PosZ2_5F500
[0093]_MVAR = I；/定义孔测量参数/
[0094]_KNUM = 0
[0095]_SETVAL = _dia2
[0096]_CPA = _PosX2
[0097]_CP0 = _PosY2
[0098]SPOS = 0
[0099]CYCLE977；/执行辅定位孔测量循环/
[0100]_XM2 = _0VR[5] ；/辅定位孔孔中心实测位置存储/
[0101]_YM2 = _0VR[6]
[0102]STOPRE
[0103]RO 8 = _Gcode_l
[0104]WK_0FFSET_N0 = R08
[0105]STOPRE
[0106]R201 = ATAN2 (_YE2__YE1，_XE2__XE1) ；/两定位孔连线所呈的理论角度 /
[0107]R202 = ATAN2 (_YM2__YM1，_XM2__XM1) ；/两定位孔连线所呈的实测角度 /
[0108]_A3 = R202-R201;/工件的角度偏移量/
[0109]_XFI = _XM1-_XE1;/主定位孔的位置偏移量/
[0110]_YFI = _YM1__XE1
[0111]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, X，FI] = _XFI ；/进行工件数控加工坐标系位置偏移量补偿/
[0112]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, Y, FI] = _YFI
[0113]$P_UIFR[WK_0FFSET_N0, Z, RT] = _A3 ；/进行工件数控加工坐标系角度偏移量补偿/
[0114]STOPRE
[0115]GO SUPA ZO ；
[0116]PROBOF
[0117]M2
[0118]至此，在数控机床上的工件自动化快速定位，工件数控加工坐标系的建立，以及位置偏移量和角度偏移量自适应补偿全部完成，可以进行后续数控加工。
【权利要求】
1.一种建立工件数控加工坐标系的方法，已知工件的数控编程坐标系，工件上设有主定位孔和辅定位孔，其特征在于:1)有一个数控检测程序，该程序中定义了工件的主定位孔、辅定位孔在数控编程坐标系的理论位置坐标，以及定位孔直径信息:2)将工件置于数控加工平台上，在数控机床主轴上装入测量工件位置坐标的数控测量测头，将该测头移动至工件上表面，接触工件上表面的任意测量点，并将该测量点设置为工件数控加工坐标系的2向初始基准，将测头移动至工件主定位孔的上方位置，并将测头指向的定位孔当前位置设置为工件数控加工坐标系的X、I向的初始基准，建立机床的工件数控加工初始坐标系以初始工件数控加工坐标系为参照系，执行数控机床上预先编制的数控检测程序，进行孔测量循环指令，分别测量主定位孔和辅定位孔的中心坐标，将主定位孔和辅定位孔的测量坐标值存储到检测程序的系统变量中通过预先写入机床的数控检测程序计算主定位孔和辅定位孔的理论坐标值和测量坐标值的X向、V向位置偏移量和角度偏移量；5〉将主定位孔和辅定位孔的X向、V向位置偏移量和角度偏移量分别写入机床当前的初始工件数控加工坐标系作为数控加工坐标系的X向、V向位置偏移量以及2向旋转偏移量的补偿，形成工件的数控加工坐标系。
【文档编号】B23Q17/22GK104440384SQ201410546620
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】田辉, 杜理博, 王宇光, 李锋, 顾玉洁 申请人:中航飞机股份有限公司西安飞机分公司