卧式加工中心利用红外测头实现自动找正

　　摘要：卧式加工中心工件平面校正，找工件孔心或外圆圆心建立XY零点，通常方法比较费时，如运用雷尼绍测头校正工件平面和寻找孔心，可以实现工件自动找正、自动建立坐标零点，省去人工找正的繁杂，免去人为误差，大幅提高了找正的效率。其方法主要是利用红外测头测碰采点，并根据测碰点的机械坐标数据进行计算，得出工作台偏转角度和各轴零点位置，最后写入零点偏置表而实现零点设置。

　　关键词：红外测头；建B轴零点；建XY零点；修改零点偏置表；克服自重

　　中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0040-03

　　传统的半自动或数控卧式镗铣床及卧式加工中心，在工件装夹和装夹后找正方面往往都花费很多时间和精力，还经常会出现失误，导致加工过程劳动强度大、效率低下。所以现在针对配有千分之一度工作台和雷尼绍红外测头的机床，介绍一种可以帮助您完全实现自动找正、自动建坐标系、自动加工的全过程全自动无人干预的加工方法。对于现在的数控机床，加工时无人干预已经没有问题，而问题主要集中在工件装夹、找正和建零点这一阶段，所以本文主要针对FANUC系统介绍利用红外测头自动找正工件并自动建立坐标系的程序和方法。

　　1 测基准平面建立B轴零点

　　在卧式加工中心上，装夹工件一箱体类零件，需要保证其基准平面大致垂直于主轴方向，而为了保证这一点，传统方法需要用磁性表座反复检查（如图1）、反复调整，过程繁琐、劳神、耗时。而我们如果利用红外测头，只需要在此基准平面上碰测两个点就可以根据两个点的前后Z坐标差值、两点之间的横向X轴距离、当前的工作台B轴角度坐标，利用宏程序计算出此基准面相对于主轴垂直面之间的倾斜角度，并利用程序自动反向旋转这一角度误差，纠正后再将当前准确角度建为B轴零点，最后通过宏程序读、写坐标系偏置表的方法修改零点偏置表，实现B轴偏置准确无误，即基准平面完全垂直于主轴轴心方向。具体程序内容如下：

　　自变量定义：

　　A（#1）测头碰测两点之间的距离；B（#2）测量速度；C（#3）快速定位速度；I（#4）测头慢速寻找工件的距离；J（#5）测量结果存放的偏置表号（如G54 则输54）

　　主程序：

　　O100（MPF）；G21G98；G40G49；T40M06（将红外测头交换到主轴上）；G53G90G00X（采点）Y（采点）；Z（采点）；G65P9001A200.0B150.0C2000.0I380.0J54.0；G00G53G91Z400.0；M30；[注：运行该主程序之前需要在工件测量部位附近，前后方向离工件200～350的距离处寻找一个合适的停靠点（如图2），并将该点的XYZ坐标分别填写到上文“（采点）”位置，另外选择基准测量面时，要尽量不选择毛坯面。]

　　子程序：

　　执行上述程序后，能实现红外测头自动在XY基准平面上测碰两点，计算出工件旋转多少度后能实现主轴与基准平面垂直，并会在自动旋转垂直后将垂直位置建为B轴

　　零点。

　　2 建X、Y轴零点

　　在加工中，工件平面校正后，我们一般接着找工件孔心或外圆圆心建立XY零点。通常情况下的做法是用磁性表座通过人工的方法反复检查主轴与孔心或圆台轴心是否同心并反复纠正的方法来实现。这种方法费时费力不说，它还找不准确，这为什么呢？主要是因为卧式机床主轴是躺着的，磁性表座吸在主轴上旋转测量无法克服自重的影响，所以上下方向Y轴中心始终没法找准确。而红外测头既能实现全自动、高效率，它还不存在自重影响，测量位置准确无误。

　　2.1 测内孔孔心建XYZ零点

　　程序通过上下左右测碰四点，并读取四点坐标数值，然后通过这四点坐标数值宏程序就可以计算出孔心位置的XY机械坐标，将此数值利用宏程序自动写入偏置表，就确定了XY方向零点偏置，最后再用测头在孔周围端面进行一次测碰，就能读取Z端面的机械坐标值，进而就能确定Z轴的零点偏置。

　　自变量定义：

　　A（#1）内孔大致直径；B（#2）测量速度；C（#3）快速定位速度；J（#5）测得值放在何偏置表中（如G54 则输54）

　　主程序：

　　O101（MPF）；G21G98；G40G49；T40M06（将红外测头交换到主轴上）；G53G90G00X（孔心）Y（孔心）；Z（端面）；G65P9002A200.0B150.0C2000.0J54.0；G00G53G91Z400.0；M30；[注：运行该主程序之前需要在工件被测量的大致孔心部位端面以外位置，寻找一个合适的停靠点（如图3），并将该点的XYZ坐标分别填写到上文“（孔心）” 和“（端面）”位置。]

　　子程序：

　　2.2 测圆台中心建XYZ零点

　　程序通过上下左右测碰四点，并读取四点坐标数值，然后通过这四点坐标数值宏程序就可以计算出圆台中心位置的XY机械坐标，将此数值利用宏程序自动写入偏置表，就确定了XY方向零点偏置，最后再用测头在圆台端面进行一次测碰，就能读取Z端面的机械坐标值，进而就能确定Z轴的零点偏置。

　　主程序：

　　O102（MPF）；G21G98；G40G49；T40M06（将红外测头交换到主轴上）；G53G90G00X（停靠）Y（停靠）；Z（停靠）；G65P9003A200.0B150.0C2000.0I50.0J54.0；G00G53G91Z400.0；M30；[注：运行该主程序之前需要在工件被测量的大致孔心部位端面以外位置，寻找一个合适的停靠点（如图4），并将该点的XYZ坐标分别填写到上文“（停靠）”位置。]

　　通过以上方法和程序运行，即可实现工件大概装夹（无需精准装夹或利用夹具装夹），程序自动对工件进行找正，自动建立工件零点。如将上述几句话的主程序嵌入零件加工程序即可实现全自动加工无人干预的过程（操作工只需要在推出来的托盘上装夹工件就可以了）。省去人工找正的繁杂，免去人为误差，大幅提高了找正的效率，减少了停机等待时间，并因此为实现无人生产线奠定了坚实基础。

　　参考文献

　　[1] 北京FANUC 0i-MA系统操作说明书[S].

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