臥式加工中心利用紅外測頭實(shí)現(xiàn)自動找正

張超群

摘要：臥式加工中心工件平面校正，找工件孔心或外圓圓心建立XY零點(diǎn)，通常方法比較費(fèi)時(shí)，如運(yùn)用雷尼紹測頭校正工件平面和尋找孔心，可以實(shí)現(xiàn)工件自動找正、自動建立坐標(biāo)零點(diǎn)，省去人工找正的繁雜，免去人為誤差，大幅提高了找正的效率。其方法主要是利用紅外測頭測碰采點(diǎn)，并根據(jù)測碰點(diǎn)的機(jī)械坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出工作臺偏轉(zhuǎn)角度和各軸零點(diǎn)位置，最后寫入零點(diǎn)偏置表而實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)設(shè)置。

關(guān)鍵詞：紅外測頭；建B軸零點(diǎn)；建XY零點(diǎn)；修改零點(diǎn)偏置表；克服自重

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0040-03

傳統(tǒng)的半自動或數(shù)控臥式鏜銑床及臥式加工中心，在工件裝夾和裝夾后找正方面往往都花費(fèi)很多時(shí)間和精力，還經(jīng)常會出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致加工過程勞動強(qiáng)度大、效率低下。所以現(xiàn)在針對配有千分之一度工作臺和雷尼紹紅外測頭的機(jī)床，介紹一種可以幫助您完全實(shí)現(xiàn)自動找正、自動建坐標(biāo)系、自動加工的全過程全自動無人干預(yù)的加工方法。對于現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床，加工時(shí)無人干預(yù)已經(jīng)沒有問題，而問題主要集中在工件裝夾、找正和建零點(diǎn)這一階段，所以本文主要針對FANUC系統(tǒng)介紹利用紅外測頭自動找正工件并自動建立坐標(biāo)系的程序和方法。

1 測基準(zhǔn)平面建立B軸零點(diǎn)

在臥式加工中心上，裝夾工件一箱體類零件，需要保證其基準(zhǔn)平面大致垂直于主軸方向，而為了保證這一點(diǎn)，傳統(tǒng)方法需要用磁性表座反復(fù)檢查（如圖1）、反復(fù)調(diào)整，過程繁瑣、勞神、耗時(shí)。而我們?nèi)绻眉t外測頭，只需要在此基準(zhǔn)平面上碰測兩個(gè)點(diǎn)就可以根據(jù)兩個(gè)點(diǎn)的前后Z坐標(biāo)差值、兩點(diǎn)之間的橫向X軸距離、當(dāng)前的工作臺B軸角度坐標(biāo)，利用宏程序計(jì)算出此基準(zhǔn)面相對于主軸垂直面之間的傾斜角度，并利用程序自動反向旋轉(zhuǎn)這一角度誤差，糾正后再將當(dāng)前準(zhǔn)確角度建為B軸零點(diǎn)，最后通過宏程序讀、寫坐標(biāo)系偏置表的方法修改零點(diǎn)偏置表，實(shí)現(xiàn)B軸偏置準(zhǔn)確無誤，即基準(zhǔn)平面完全垂直于主軸軸心方向。具體程序內(nèi)容如下：

自變量定義：

A（#1）測頭碰測兩點(diǎn)之間的距離；B（#2）測量速度；C（#3）快速定位速度；I（#4）測頭慢速尋找工件的距離；J（#5）測量結(jié)果存放的偏置表號（如G54 則輸54）

主程序：

O100（MPF）；G21G98；G40G49；T40M06（將紅外測頭交換到主軸上）；G53G90G00X（采點(diǎn)）Y（采點(diǎn)）；Z（采點(diǎn)）；G65P9001A200.0B150.0C2000.0I380.0J54.0；G00G53G91Z400.0；M30；[注：運(yùn)行該主程序之前需要在工件測量部位附近，前后方向離工件200～350的距離處尋找一個(gè)合適的?？奎c(diǎn)（如圖2），并將該點(diǎn)的XYZ坐標(biāo)分別填寫到上文“（采點(diǎn)）”位置，另外選擇基準(zhǔn)測量面時(shí)，要盡量不選擇毛坯面。]

子程序：

執(zhí)行上述程序后，能實(shí)現(xiàn)紅外測頭自動在XY基準(zhǔn)平面上測碰兩點(diǎn)，計(jì)算出工件旋轉(zhuǎn)多少度后能實(shí)現(xiàn)主軸與基準(zhǔn)平面垂直，并會在自動旋轉(zhuǎn)垂直后將垂直位置建為B軸

零點(diǎn)。

2 建X、Y軸零點(diǎn)

在加工中，工件平面校正后，我們一般接著找工件孔心或外圓圓心建立XY零點(diǎn)。通常情況下的做法是用磁性表座通過人工的方法反復(fù)檢查主軸與孔心或圓臺軸心是否同心并反復(fù)糾正的方法來實(shí)現(xiàn)。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力不說，它還找不準(zhǔn)確，這為什么呢？主要是因?yàn)榕P式機(jī)床主軸是躺著的，磁性表座吸在主軸上旋轉(zhuǎn)測量無法克服自重的影響，所以上下方向Y軸中心始終沒法找準(zhǔn)確。而紅外測頭既能實(shí)現(xiàn)全自動、高效率，它還不存在自重影響，測量位置準(zhǔn)確無誤。

2.1 測內(nèi)孔孔心建XYZ零點(diǎn)

程序通過上下左右測碰四點(diǎn)，并讀取四點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值，然后通過這四點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值宏程序就可以計(jì)算出孔心位置的XY機(jī)械坐標(biāo)，將此數(shù)值利用宏程序自動寫入偏置表，就確定了XY方向零點(diǎn)偏置，最后再用測頭在孔周圍端面進(jìn)行一次測碰，就能讀取Z端面的機(jī)械坐標(biāo)值，進(jìn)而就能確定Z軸的零點(diǎn)偏置。

自變量定義：

A（#1）內(nèi)孔大致直徑；B（#2）測量速度；C（#3）快速定位速度；J（#5）測得值放在何偏置表中（如G54 則輸54）

主程序：

O101（MPF）；G21G98；G40G49；T40M06（將紅外測頭交換到主軸上）；G53G90G00X（孔心）Y（孔心）；Z（端面）；G65P9002A200.0B150.0C2000.0J54.0；G00G53G91Z400.0；M30；[注：運(yùn)行該主程序之前需要在工件被測量的大致孔心部位端面以外位置，尋找一個(gè)合適的?？奎c(diǎn)（如圖3），并將該點(diǎn)的XYZ坐標(biāo)分別填寫到上文“（孔心）” 和“（端面）”位置。]

子程序：

2.2 測圓臺中心建XYZ零點(diǎn)

程序通過上下左右測碰四點(diǎn)，并讀取四點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值，然后通過這四點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值宏程序就可以計(jì)算出圓臺中心位置的XY機(jī)械坐標(biāo)，將此數(shù)值利用宏程序自動寫入偏置表，就確定了XY方向零點(diǎn)偏置，最后再用測頭在圓臺端面進(jìn)行一次測碰，就能讀取Z端面的機(jī)械坐標(biāo)值，進(jìn)而就能確定Z軸的零點(diǎn)偏置。

主程序：

O102（MPF）；G21G98；G40G49；T40M06（將紅外測頭交換到主軸上）；G53G90G00X（?？浚℡（?？浚?；Z（?？浚?；G65P9003A200.0B150.0C2000.0I50.0J54.0；G00G53G91Z400.0；M30；[注：運(yùn)行該主程序之前需要在工件被測量的大致孔心部位端面以外位置，尋找一個(gè)合適的?？奎c(diǎn)（如圖4），并將該點(diǎn)的XYZ坐標(biāo)分別填寫到上文“（?？浚蔽恢谩

通過以上方法和程序運(yùn)行，即可實(shí)現(xiàn)工件大概裝夾（無需精準(zhǔn)裝夾或利用夾具裝夾），程序自動對工件進(jìn)行找正，自動建立工件零點(diǎn)。如將上述幾句話的主程序嵌入零件加工程序即可實(shí)現(xiàn)全自動加工無人干預(yù)的過程（操作工只需要在推出來的托盤上裝夾工件就可以了）。省去人工找正的繁雜，免去人為誤差，大幅提高了找正的效率，減少了停機(jī)等待時(shí)間，并因此為實(shí)現(xiàn)無人生產(chǎn)線奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 北京FANUC 0i-MA系統(tǒng)操作說明書[S].