一種巧用探針找正工件坐標(biāo)系的方法

于磊磊

[摘? ? ? ? ? ?要]? 在數(shù)控機(jī)床加工產(chǎn)品時(shí)，運(yùn)用傳統(tǒng)對(duì)刀方法，對(duì)于復(fù)雜零件，坐標(biāo)系建立與設(shè)置往往通過(guò)打表來(lái)找正，需花費(fèi)大量的時(shí)間，有時(shí)還會(huì)因沒(méi)有明確的調(diào)整方向，浪費(fèi)很多裝夾零件的時(shí)間，增加了數(shù)控機(jī)床輔助時(shí)間，降低了數(shù)控機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)效率。因此，傳統(tǒng)的對(duì)刀方法在復(fù)雜零件坐標(biāo)系設(shè)置中，已不能適應(yīng)當(dāng)今的高效自動(dòng)化加工的要求。在長(zhǎng)期操作機(jī)床過(guò)程中，利用企業(yè)現(xiàn)有條件，設(shè)計(jì)出一種找正裝夾效率更高的工件坐標(biāo)系設(shè)置方法。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 數(shù)控機(jī)床;探針測(cè)量;宏程序;坐標(biāo)系

[中圖分類號(hào)]? TG659? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）08-0134-02

數(shù)控機(jī)床一般是通過(guò)試切法建立工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)，一般設(shè)置在零件表面的幾何中心或回轉(zhuǎn)中心，當(dāng)零件形狀較為復(fù)雜時(shí)，難以找到零件的幾何中心，確定工件坐標(biāo)系的具體位置。本文通過(guò)巧妙利用機(jī)床探針測(cè)量的功能，在機(jī)床中運(yùn)用宏程序來(lái)判斷零件的準(zhǔn)確位置，集機(jī)床加工與檢測(cè)于一體，對(duì)首件加工零件的位置精確進(jìn)行判斷，讀取和識(shí)別探針測(cè)量的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行零件位置的調(diào)整，當(dāng)不滿足位置條件時(shí)，機(jī)床會(huì)給出調(diào)整數(shù)據(jù)并提示調(diào)整位置，因此操作人員只需要根據(jù)機(jī)床提示信息進(jìn)行工件位置的調(diào)整;當(dāng)滿足位置條件時(shí)，機(jī)床會(huì)自動(dòng)進(jìn)入加工狀態(tài)。該方法不僅可以降低人工計(jì)算的誤差，還大大縮短了輔助裝夾零件的時(shí)間，經(jīng)試驗(yàn)有效地提高了機(jī)床加工效率。

某企業(yè)生產(chǎn)的機(jī)床均為礦物鑄造床身。通過(guò)觀察和研究，在礦物床身的鑄造過(guò)程中：導(dǎo)軌的安裝平面、光柵尺的安裝表面以及刀塔支架的安裝面等都會(huì)通過(guò)特殊的工藝處理，將這些金屬部件鑲嵌在礦物鑄造床身中。使用意大利PAMA落地式鏜銑床對(duì)上述要求較高金屬安裝面進(jìn)行精加工，由于待加工面的鑄造預(yù)留加工量?jī)H為1±0.3 mm，平面輪廓之間的形位公差：垂直度、平行度、直線度、平面度要求均在0～0.015 mm之間。

該企業(yè)礦物鑄造床身產(chǎn)品本身為機(jī)床的部件，所以精度要求極高，以鏜、銑床的特殊結(jié)構(gòu)性和特殊加工能力，我們需要保證加工的產(chǎn)品具有良好的尺寸精度和位置精度。在測(cè)量時(shí)，通過(guò)使用探針確定零件每一個(gè)尺寸精度，在機(jī)床編程、加工和檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)機(jī)床可以安裝探針當(dāng)量具使用，由此引發(fā)筆者思考，設(shè)計(jì)出一套配合探針測(cè)量程序，利用可調(diào)節(jié)的工裝實(shí)現(xiàn)工件位置的調(diào)整確定工件坐標(biāo)系的方法?，F(xiàn)將設(shè)置工件坐標(biāo)系方法介紹如下。

一、首件產(chǎn)品的安裝和固定

如圖1所示，安裝夾具后并進(jìn)行床身吊裝固定。操作過(guò)程中，需要保證平穩(wěn)，避免因?yàn)椴僮鞑划?dāng)造成意外碰撞。

將首件產(chǎn)品放置在液壓夾緊工裝上，如圖3所示。此液壓夾緊工裝為PAMA機(jī)床加工礦物鑄造床身的專用工裝，設(shè)計(jì)的工裝底部有三個(gè)凸臺(tái)用來(lái)確定一個(gè)平面，其中一個(gè)凸臺(tái)為固定不可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，另外兩個(gè)凸臺(tái)為高度可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。礦物床身的水平和垂直位置可以通過(guò)該裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

二、探針檢測(cè)，確定空間位置，編寫探針程序

PAMA機(jī)床采用的探針為企業(yè)現(xiàn)有的雷尼紹RMP-60型探針，該探針屬于觸發(fā)式無(wú)線測(cè)頭，如圖4所示，適用于加工中心復(fù)雜零件尺寸精度和形位公差精度檢測(cè)。

因所有精加工面余量均較小，首先找準(zhǔn)首個(gè)安裝零件在夾具中確定的位置，保證每一個(gè)加工輪廓及面之間均有精加工余量后，調(diào)用加工程序完成該零件的加工。不拆卸零件，直接調(diào)用機(jī)床刀具庫(kù)中探針對(duì)零件位置進(jìn)行測(cè)量，探針測(cè)量的結(jié)果會(huì)通過(guò)編寫的宏程序自動(dòng)賦值到機(jī)床系統(tǒng)R參數(shù)中[1]，如圖5所示，R1、R2、R3、R4為探針測(cè)量工件空間四個(gè)位置所在的點(diǎn)，R5、R6為四個(gè)位置點(diǎn)中平行、垂直兩個(gè)點(diǎn)的平均值。R10為通過(guò)宏程序計(jì)算得出的位移量。R11設(shè)置為需要調(diào)整的值。探針測(cè)量的結(jié)果會(huì)通過(guò)編寫的宏程序如表1所示，設(shè)置進(jìn)行提醒，顯示在機(jī)床CRT顯示屏提示欄，如圖6所示，操作人員只需要根據(jù)提示數(shù)值對(duì)工件進(jìn)行位置微調(diào)，并且根據(jù)機(jī)床操作界面給定的數(shù)據(jù)確定調(diào)整方向，快速地設(shè)置好工件坐標(biāo)系。

三、使用千分表調(diào)整，快速設(shè)置工件坐標(biāo)系零點(diǎn)位置

機(jī)床操作人員通過(guò)液壓裝置的可調(diào)節(jié)螺栓對(duì)工件位置進(jìn)行上、下、左、右調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)量可根據(jù)千分表讀數(shù)進(jìn)行直接測(cè)量。

工件位置調(diào)整完成后，需要重新啟動(dòng)測(cè)量程序?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行位置測(cè)量，當(dāng)工件位置滿足加工設(shè)置條件時(shí)（位置條件<0.025 mm），程序會(huì)自動(dòng)運(yùn)行下一段，進(jìn)行產(chǎn)品加工。

在自動(dòng)化生產(chǎn)模式日趨成熟的今天，對(duì)于復(fù)雜零件的加工，特別是在對(duì)大型數(shù)控機(jī)床床身的加工，產(chǎn)品對(duì)尺寸精度和形位公差精度要求極高，本文借用高可靠性的自動(dòng)化探針裝置和可變量宏程序?qū)α慵亩ㄎ贿M(jìn)行快速找正，可大大縮短床身加工安裝的時(shí)間，有效減少了機(jī)床輔助時(shí)間，這和未來(lái)自動(dòng)化精密加工的高效率吻合，也可為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉朝華.西門子840D/810D數(shù)控系統(tǒng)安裝與調(diào)試[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2020.

[2]昝華，郝永剛.數(shù)控車削編程與操作[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[3]雷尼紹探針編程手冊(cè)（加工中心用增強(qiáng)型工件測(cè)量軟件）[Z].2006（1/3）：2-4.

◎編輯 王亞青