CN112091693B

CN112091693B - 一种机匣类零件的角向自动找正方法

Info

Publication number: CN112091693B
Application number: CN202010968198.8A
Authority: CN
Inventors: 白强; 苟伟; 刘海; 马荣天; 田旭娅; 陈娇; 张克龙; 刘应发; 王东亮; 刘立锋
Original assignee: AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co Ltd
Current assignee: AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co Ltd
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2040-09-15
Also published as: CN112091693A

Abstract

本发明公开了一种机匣类零件的角向自动找正方法，包括读取机床当前点的C轴机械坐标值赋值到对应的工件坐标系中，预设工件坐标系C0；测头运行到角向孔中，首先转盘转动C＝R2的过程中进行C轴正方向测量，机床自动读取测量点的C轴机械坐标，赋值到自定义变量R3中；然后转盘转动C＝‑R2的过程中进行C轴负方向测量，读取测量点的C轴机械坐标，赋值到自定义变量R4中，机床自动计算角向孔中心的C轴机械坐标值为R5，最后把R5赋值到对应的机床坐标系中，完成角向的自动找正。本发明找正精度高，避免了人工找正出现错误的情况，缩短了找正时间，提高了找正效率。

Description

一种机匣类零件的角向自动找正方法

技术领域

本发明应用于数控自动化加工领域，具体是一种机匣类零件的角向自动找正方法。

背景技术

一种航空发动机机匣如图1所示，加工前需要找正角向孔中心作为角向零点(角向孔中心线与机床Y轴重合)，角向的找正精度直接影响零件的加工精度。传统的找正方法是先将杠杆百分表装在找正杆上，然后将找正杆通过钻夹装在数控加工中心主轴上，再将主轴移动到机床X0点坐标上，由操作工人手动转动主轴，并使杠杆百分表测头能够触碰到零件角向孔壁，并操作机床手轮不断微调机床转盘(C轴)位置，使杠杆表的压表值变化在0.01毫米以内，然后读取机床上C轴的机械坐标值，再根据零件图纸计算角向孔C轴零点坐标，最后将C轴机械坐标值输入到机床坐标系中，该方法全过程由操作者完成，找正效率及精度严重依赖于操作者技能水平，同时操作者在读取、计算和输入坐标数据时容易出错，影响零件加工质量及生产效率。

公开号为CN110281080A、公开日为2019年09月27日的中国专利公开了一种槽角向自动找正方法，通过将数控机床测头向待加工零件中心方向移动至接触到待加工零件表面，并记录零件表面触点坐标值，判断零件表面触点坐标值至待加工零件圆心距离是否小于槽半径值，通过多次调整测头与待加工零件触点坐标值达到粗找准槽内位置，然后在粗找槽坐标值处将测头分别向槽的两侧面移动至接触槽两侧面，记录测头分别与槽两侧面接的槽内触点位置坐标，根据两接触点坐标计算出槽中点坐标，通过反正切函数计算所得中间点坐标对角向零点所在正交轴的方位夹角对测头与待加工零件进行纠正，再将修正值手动补偿到坐标系中。该找正方法过程繁琐，操作者需要反复测量、计算、修正纠正角度，该方法找正效率不高，找正角向误差范围小于0.05mm，不能满足机匣类零件的加工要求。

发明内容

针对现有找正方法中存在的问题，本发明旨在提供一种机匣类零件的角向自动找正方法，找正精度高，避免人工找正出现错误的情况，缩短找正时间，提高找正效率。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种机匣类零件的角向自动找正方法，包括以下步骤：

步骤1、将零件(待加工机匣)固定于数控加工中心转盘上，零件回转中心与转盘中心重合；

步骤2、根据图纸找出零件角向孔并用记号笔做好标记，用干净棉纱将零件角向孔擦拭干净；

步骤3、先将机床红外线测头安装在机床主轴上，机床主轴运行到X0，Y＝R1/2坐标处(Y轴正方向R1/2处)，然后机床测头向Z轴负方向移动到零件安装边端面20mm处，再转动转盘使角向孔中心线大概与Y轴重合；

步骤4、根据零件角向孔类型确定相应的测量方案，结合机床系统参数及数控系统高级语言开发自动测量程序，启动找正程序，通过数控加工中心的红外线测头对零件的角向孔C轴正负方向进行测量，得到的测量数据通过变量赋值自动传递到设定的机床参数中保存，完成角向孔的自动找正；

步骤4的测量过程包括：

步骤41、读取当前点的C轴机械坐标值赋值到对应的工件坐标系中，预设工件坐标系C0；

步骤42、测头运行到角向孔中，首先转盘转动C＝R2的过程中进行C轴正方向测量，机床自动读取测量点的C轴机械坐标，赋值到自定义变量R3中；

步骤43、然后转盘转动C＝-R2的过程中进行C轴负方向测量，读取测量点的C轴机械坐标，赋值到自定义变量R4中，机床自动计算角向孔中心的C轴机械坐标值为R5＝(R3+R4)/2，最后把R5赋值到对应的机床坐标系中，完成角向的自动找正；

其中，R2为测量角向孔时转动转盘角度自定义变量；R3为角向孔测量C轴正方向的机械坐标；R4为角向孔测量C轴负方向的机械坐标；R5为角向孔中心的机械坐标值。

所述机床红外测头直径小于角向孔孔径，优选的，所述机床红外线测头直径为4mm。

进一步，步骤4的测量程序还包括测量时的防错措施，当测头进入孔时与孔壁接触或者在测量C轴不成功时，机床会停止运行后面的测量程序，在机床面板上提示出错信息，可有效防止测量出错等情况，操作者只需重新运行测量程序即可。

进一步，本发明的找正方法可以应用到该找正角向精度小于等于0.003mm的场合。

以西门子840D系统为例，上述步骤4中开发自动找正角向程序时，编程过程中包含以下机床系统参数和自定义变量：

G54机床坐标系C轴的系统变量为$P_UIFR[1,C,TR]；

读取当前点C轴的机械坐标值系统变量为$AA_IM[C]；

读取C轴测量点的机械坐标值系统变量为$AA_MM[C]；

角向孔分度圆直径自定义变量R1；

测量角向孔时转动转盘角度自定义变量R2；

读取角向孔测量C轴正方向的机械坐标为R3；

读取角向孔测量C轴负方向的机械坐标为R4；

计算角向孔中心的机械坐标值为R5；

且上述变量R3、R4、R5之间满足下述关系：

$P_UIFR[1,C,TR]＝$AA_IM[C]；

R3＝$AA_MM[C]；

R4＝$AA_MM[C]；

R5＝(R3+R4)/2；

$P_UIFR[1,C,TR]＝R5。

与现有找正方法相比，本发明提供的机匣类零件的角向自动找正方法具有以下优点：

(1)本发明结合机床系统参数和数控系统高级语言开发自动找正角向程序，实现了测头自动找正角向孔，避免了工人操作出错机会；

(2)本发明使用范围广，还可以完成槽、销子、空间孔角向的快速找正，程序只需要做相应的修改；

(3)本发明找正效率极高，由传统找正方法至少需要5分钟缩短为20秒，降低了生产成本；

(4)本发明的找正精度高，一致性好，精度能控制在0.003毫米以内，为实现机匣类零件全自动化加工打下基础，降低了操作人员劳动强度，具有较高的经济和实用价值。

附图说明

图1是本发明实施例带角向孔的机匣零件示意图；

图2是本发明自动找正方法示意图；

图中：1、角向孔；2、测头。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

一种机匣类零件的角向自动找正方法，包括以下步骤：

步骤1、将待加工机匣固定于数控加工中心转盘上，零件回转中心与转盘中心重合；

步骤2、根据图纸找出零件角向孔并用记号笔做标记，用干净棉纱将零件角向孔擦拭干净；

步骤3、先将机床红外线测头安装在机床主轴上，机床主轴运行到X0，Y＝R1/2处(Y轴正方向R1/2处)，然后把机床测头向Z轴负方向移动到零件安装边端面20mm处，再转动转盘使角向孔中心大概与Y轴重合；

步骤4、根据零件角向孔类型确定相应的测量方案，结合机床系统变量及数控系统高级语言编制自动测量程序，启动找正程序，通过数控加工中心的红外线测头对零件的角向孔进行测量，得到的测量数据自动传递到设定的机床参数中保存，完成角向孔的自动找正。

在本实施中使用的数控加工中心的型号具体为西门子840D系统的DMC-160FD机床，当然，也可以采用其他具有测头功能的数控加工中心，测量原理相同。

具体的，步骤4中测量方案为读取当前点的C轴机械坐标值赋值到对应的工件坐标系中，预设工件坐标系C0；测头运行到角向孔中，先转盘转动C＝R2的过程中进行C轴正方向测量，机床自动读取测量点的C轴机械坐标，赋值到自定义变量R3中；然后转盘转动C＝-R2的过程中进行C轴负方向测量，读取测量点的C轴机械坐标，赋值到自定义变量R4中，机床自动计算角向孔中心的C轴机械坐标值为R5，最后把R5赋值到对应的机床坐标系中，完成角向的自动找正。

以下为结合机床系统参数和数控系统高级语言开发的角向自动找正宏程序(此处列举的是机匣端面角向孔找正)：

NAME_JIAOXIANG.MPF；程序名

T59；测头刀具号；

M6；机床换刀指令；

D1；读取当前刀具补偿；

G54；G54坐标系；

$P_UIFR[1,C,TR]＝$AA_IM[C]；机床读取当前点C轴机械坐标值，赋值到G54坐标系的C轴中，对零件预设C0；

STOPRE；停止预读功能；

R1＝500；把角向孔分度圆直径赋值到R1中；

R2＝3；给变量R2赋值；

G0 X0 Y＝R1/2Z300 C0；测头运行到角向孔上方；

M27；激活测头；

Z10；测头定位到Z10

G1 Z-3F500 MEAS＝1

IF$AC_MEAS[1]＝＝1

LOOP MSG(“COLLISION”)

ENDLOOP；防止测头进入角向孔时与孔壁接触而导致的测量错误措施；

G01 C＝R2 F100 MEAS＝1；测量C轴正方向

IF$AC_MEAS[1]＝＝0GOTOF ERR；如果测量出错，则程序跳转到ERR程序行R3＝$AA_MM[C]；读取测量点C轴的机械坐标值赋予给变量R3STOPRE；停止预读功能；

G01 C0 F500；测头返回到C0坐标；

G01 C＝-R2 F100 MEAS＝1；测量C轴负方向；

IF$AC_MEAS[1]＝＝0GOTOF ERR；如果测量出错，则程序跳转到ERR程序行；

R4＝$AA_MM[C]；读取测量点C轴的机械坐标值赋予给变量R4；

STOPRE；停止预读功能；

G01 C0 F500；测头返回C0坐标；

G00 Z300；测头返回到安全高度；

R5＝(R3+R4)/2；计算角向孔中心坐标，并赋予给变量R5；

$P_UIFR[1,C,TR]＝R5；把变量R5中的值赋予给G54坐标系C轴中，完成角向找正；

M28；关闭测头；

M30；结束程序；

ERR：；标签；

MSG(“CE LIANG CHU CUO”)；提示出错信息；

SETAL(66000)；机床报警；

M00；机床暂停。

以上是本发明的实施方式之一，对于本领域的一般技术人员在上述实施案例的基础上可以做出多种变化，同样能够实现本发明的目的，但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种机匣类零件的角向自动找正方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1、将零件固定于数控加工中心转盘上，零件回转中心与转盘中心重合；

步骤2、在零件上标记角向孔并清理角向孔；

步骤3、先将机床红外线测头安装在机床主轴上，机床主轴运行到X0，Y＝R1/2坐标处，然后将红外线测头向Z轴负方向移动到零件安装边端面附近，再转动转盘使角向孔中心线大概与Y轴重合；

步骤4、编制找正程序，然后运行程序，通过数控加工中心的红外线测头对零件的角向孔C轴正、负方向进行测量，得到的测量数据通过变量赋值自动传递到设定的机床参数中保存，完成角向孔的自动找正，测量过程包括：

步骤42、测头运行到角向孔中，首先转盘转动C＝R2的过程中进行C轴正方向测量，机床自动读取测量点的C轴机械坐标，赋值到自定义变量R3中，步骤42还包括机床红外测头进入角向孔后的测量错误判断，当测头进入角向孔时与孔壁接触或者测量C轴不成功时，测量程序停止；

2.根据权利要求1所述的一种机匣类零件的角向自动找正方法，其特征在于：所述机床红外测头直径小于角向孔孔径。

3.根据权利要求2所述的一种机匣类零件的角向自动找正方法，其特征在于：所述机床红外线测头直径为4mm。

4.根据权利要求1所述的一种机匣类零件的角向自动找正方法，其特征在于：所述角向孔的找正精度≤0.003mm。