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一种巧用探针找正工件坐标系的方法

2021-07-10  |  点击:  |  栏目:论文中心

  [摘           要]  在数控机床加工产品时,运用传统对刀方法,对于复杂零件,坐标系建立与设置往往通过打表来找正,需花费大量的时间,有时还会因没有明确的调整方向,浪费很多装夹零件的时间,增加了数控机床辅助时间,降低了数控机床实际生产效率。因此,传统的对刀方法在复杂零件坐标系设置中,已不能适应当今的高效自动化加工的要求。在长期操作机床过程中,利用企业现有条件,设计出一种找正装夹效率更高的工件坐标系设置方法。
  [关    键   词]  数控机床;探针测量;宏程序;坐标系
  [中图分类号]  TG659                 [文献标志码]  A                [文章编号]  2096-0603(2021)08-0134-02
   数控机床一般是通过试切法建立工件坐标系,工件坐标系的零点,一般设置在零件表面的几何中心或回转中心,当零件形状较为复杂时,难以找到零件的几何中心,确定工件坐标系的具体位置。本文通过巧妙利用机床探针测量的功能,在机床中运用宏程序来判断零件的准确位置,集机床加工与检测于一体,对首件加工零件的位置精确进行判断,读取和识别探针测量的数据,再进行零件位置的调整,当不满足位置条件时,机床会给出调整数据并提示调整位置,因此操作人员只需要根据机床提示信息进行工件位置的调整;当满足位置条件时,机床会自动进入加工状态。该方法不仅可以降低人工计算的误差,还大大缩短了辅助装夹零件的时间,经试验有效地提高了机床加工效率。
   某企业生产的机床均为矿物铸造床身。通过观察和研究,在矿物床身的铸造过程中:导轨的安装平面、光栅尺的安装表面以及刀塔支架的安装面等都会通过特殊的工艺处理,将这些金属部件镶嵌在矿物铸造床身中。使用意大利PAMA落地式镗铣床对上述要求较高金属安装面进行精加工,由于待加工面的铸造预留加工量仅为1±0.3 mm,平面轮廓之间的形位公差:垂直度、平行度、直线度、平面度要求均在0~0.015 mm之间。
   该企业矿物铸造床身产品本身为机床的部件,所以精度要求极高,以镗、铣床的特殊结构性和特殊加工能力,我们需要保证加工的产品具有良好的尺寸精度和位置精度。在测量时,通过使用探针确定零件每一个尺寸精度,在机床编程、加工和检测过程中,发现机床可以安装探针当量具使用,由此引发笔者思考,设计出一套配合探针测量程序,利用可调节的工装实现工件位置的调整确定工件坐标系的方法。现将设置工件坐标系方法介绍如下。
   一、首件产品的安装和固定
   如图1所示,安装夹具后并进行床身吊装固定。操作过程中,需要保证平稳,避免因为操作不当造成意外碰撞。
   将首件产品放置在液压夹紧工装上,如图3所示。此液压夹紧工装为PAMA机床加工矿物铸造床身的专用工装,设计的工装底部有三个凸台用来确定一个平面,其中一个凸台为固定不可调节结构,另外两个凸台为高度可调节结构。矿物床身的水平和垂直位置可以通过该装置进行调节。
   二、探针检测,确定空间位置,编写探针程序
   PAMA机床采用的探针为企业现有的雷尼绍RMP-60型探针,该探针属于触发式无线测头,如图4所示,适用于加工中心复杂零件尺寸精度和形位公差精度检测。
   因所有精加工面余量均较小,首先找準首个安装零件在夹具中确定的位置,保证每一个加工轮廓及面之间均有精加工余量后,调用加工程序完成该零件的加工。不拆卸零件,直接调用机床刀具库中探针对零件位置进行测量,探针测量的结果会通过编写的宏程序自动赋值到机床系统R参数中[1],如图5所示,R1、R2、R3、R4为探针测量工件空间四个位置所在的点,R5、R6为四个位置点中平行、垂直两个点的平均值。R10为通过宏程序计算得出的位移量。R11设置为需要调整的值。探针测量的结果会通过编写的宏程序如表1所示,设置进行提醒,显示在机床CRT显示屏提示栏,如图6所示,操作人员只需要根据提示数值对工件进行位置微调,并且根据机床操作界面给定的数据确定调整方向,快速地设置好工件坐标系。
   三、使用千分表调整,快速设置工件坐标系零点位置
   机床操作人员通过液压装置的可调节螺栓对工件位置进行上、下、左、右调节,调节量可根据千分表读数进行直接测量。
   工件位置调整完成后,需要重新启动测量程序对产品进行位置测量,当工件位置满足加工设置条件时(位置条件<0.025 mm),程序会自动运行下一段,进行产品加工。
   在自动化生产模式日趋成熟的今天,对于复杂零件的加工,特别是在对大型数控机床床身的加工,产品对尺寸精度和形位公差精度要求极高,,本文借用高可靠性的自动化探针装置和可变量宏程序对零件的定位进行快速找正,可大大缩短床身加工安装的时间,有效减少了机床辅助时间,这和未来自动化精密加工的高效率吻合,也可为企业创造更多的效益。
   参考文献:
   [1]刘朝华.西门子840D/810D数控系统安装与调试[M].北京:机械工业出版社,2020.
   [2]昝华,郝永刚.数控车削编程与操作[M].北京:机械工业出版社,2019.
   [3]雷尼绍探针编程手册(加工中心用增强型工件测量软件)[Z].2006(1/3):2-4.
  ◎编辑 王亚青

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