CN104476330A - 一种基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法，属于数控加工在线测量领域，改变传统人工找正加工作标系费时费力，而且找正质量偏向于操作者的加工经验的做法，在五坐标加工中心配置红外测头，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，得出第四轴和第五轴旋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；该方法应用条件简单，适用两个旋转轴在工作台的五坐标加工中心，在线测量技术的合理使用，使加工与检测一体，有效地实现系统自动找正，缩短零件工序加工时间，减少操作人员工作量，避免零件加工由于找正原因导致的质量隐患，为实现零件全过程无干预加工提供有效保障。

Description

一种基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法
技术领域
本发明属于数控加工在线测量领域，具体涉及一种基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法。
背景技术
目前，传统的五坐标加工中心的确定方法，均需要在工件装夹和装夹后通过人工进行找正，操作者每次加工一个新零件，均需要重新进行人工找正加工作标系圆点，费时费力，而且找正质量偏向于操作者的加工手法、经验，会花费很多时间和精力，失误率较高，导致加工过程人员劳动强度大、零件加工效率低下，零件加工质量无法得到保证。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明提出一种基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法，以达到缩短零件工序加工时间，减少操作人员工作量的目的。
一种基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法，该方法采用具备红外线测头的五坐标机床，方法包括以下步骤：
步骤1、将被加工的直角边零件放置于五坐标机床上；
步骤2、将五坐标机床的红外线测头，分别移动至零件上表面的任意空间三点，测量该三点的坐标值；
步骤3、五坐标机床根据测量的上表面三点的坐标值，使用探测循环的3点测量获取五坐标加工中心坐标系的第四轴旋转角度和第五轴旋转角度；
步骤4、将五坐标机床的红外线测头，分别移动至零件上表面与侧面相交的两条直线上，在上述两条直线上任意测量三点坐标值；所述的两条直线相交；
步骤5、五坐标机床根据测量的直线上三点的坐标值，使用探测循环的3点测量获得两条直线的交点坐标，将该交点作为五坐标加工中心坐标系的原点，获得五坐标加工中心坐标系原点的X坐标值和Y坐标值；
步骤6、将五坐标机床的红外线测头移动至零件上表面的任意一点，使用探测循环的1点测量该点的坐标值；
步骤7、根据上表面的测量点的坐标值，获取五坐标加工中心坐标系原点的Z坐标值；
步骤8、根据获得的五坐标加工中心坐标系的第四轴旋转角度、第五轴旋转角度、五坐标加工中心坐标系原点的X坐标值、Y坐标值和Z坐标值，完成五坐标加工中心坐标系的确定。
步骤2所述的空间三点为X坐标值、Y坐标值和Z坐标值均不相同的点。
本发明优点：
本发明一种基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法，改变传统人工找正加工作标系费时费力而且找正质量偏向于操作者的加工经验的做法，在五坐标加工中心配置红外测头，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，得出第四轴和第五轴旋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；在线测量系统在大多数数控机床上都有配置，该方法应用条件较为简单，可适用两个旋转轴在工作台的五坐标加工中心，在线测量技术的合理使用，使加工与检测一体，有效地实现系统自动找正，缩短零件工序加工时间，由人工确定工作坐标系转变为自动检测，减少操作人员工作量，避免零件加工由于找正原因导致的质量隐患，为实现零件全过程无干预加工提供有效保障。
附图说明
图1是本发明一种实施例的基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法流程图；
图2是本发明一种实施例的探测循环的3点测量确定斜面的角度值示意图；
图3是本发明一种实施例的零件上表面3点位置坐标示意图；
图4是本发明一种实施例的探测循环的3点测量确定原点X和Y值示意图；
图5是本发明一种实施例的直线上3点位置坐标示意图；
图6是本发明一种实施例的探测循环的1点测量确定原点Z值示意图；
图7是本发明一种实施例的零件上表面1点位置坐标示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
本发明在五坐标加工中心配置红外测头，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，获取五坐标加工中心第四轴和第五轴旋转角度和各轴零点位置，最后自动输入到原点表或预设表中而实现零点设置。
本发明实施例中，采用如下内容：
五坐标加工中心(Hermle C40u)，
海德汉控制系统(iTNC530)；
探测循环的3点测量(TCH PROBE 431MEASURE PLANE)，
探测循环的3点测量(TCH PROBE 414DATUM INSIDE CORNER)；
探测循环的1点测量(TCH PROBE 0.0REF.PLANE Q5X-，TCH PROBE 0.1X Y Z)，
方法流程图如图1所示，方法包括以下步骤：
步骤1、将被加工的直角边零件放置于五坐标机床上；
步骤2、将五坐标机床的红外线测头分别移动至零件上表面的任意空间三点，测量该三点的坐标值；所述的空间三点为X坐标、Y坐标值和Z坐标均不相同的点。
如图2所示，本发明实施例中，使用探测循环的3点测量在机床坐标系内确定斜面位置，其中，+X、+Y、+Z为机床坐标系；如图3所示，在零件上表面采集的三点坐标分别为(30.141，-5.246，15.774)，(40.107，10.939，19.119)，(45.328，-0.725，18.857)；
步骤3、五坐标机床根据测量的上表面三点的坐标值，基于使用探测循环的3点测量获取五坐标加工中心坐标系的第四轴旋转角度和第五轴旋转角度，并存储于五坐标机床内部的原点表或预设表中；
本发明实施例中，使用基于探测循环3点测量获取五坐标加工中心的第四轴旋转角度和第五轴旋转角度，五坐标加工中心的第四轴旋转角度为-39.332，五坐标加工中心的第五轴旋转角度为227.072，将角度值自动输入写到原点表或预设表中。
步骤4、将五坐标机床的红外线测头，分别移动至零件上表面与侧面相交的两条直线上，在上述两条直线上任意测量三点坐标值；
如图4所示，本发明实施例中，使用探测循环的3点测量确定两条直线的交点并将其定义为五坐标加工中心坐标系的原点，如图5所示，在直线上采集的三点坐标分别为(25.738，-5.363，12.083)、(51.337，-6.199，16.702)、(37.051，-14.448，13.540)；
步骤5、五坐标机床根据测量的直线上三点的坐标值，基于探测循环的3点测量获取两条直线的交点坐标，将该交点作为五坐标加工中心坐标系的原点，即获得五坐标加工中心坐标系原点的X坐标和Y坐标值；
本发明实施例中，确定五坐标加工中心坐标系原点的X值为50.998和Y值为-29.298，将X和Y点值自动写到原点表或预设表中；
步骤6、将五坐标机床的红外线测头移动至零件上表面的任意一点，测量该点的坐标值；
如图6所示，本发明实施例中，使用探测循环中的1点测量确定垂直于Z方向上探头工作面，如图7所示，测量点坐标为(36.328，-0.496，17.321)；
步骤7、五坐标机床根据上表面的测量点的坐标值，基于探测循环1点测量获取五坐标加工中心坐标系原点的Z坐标值，并存储于五坐标机床内部的原点表或预设表中；
本发明实施例中，根据测量点坐标，确定五坐标加工中心坐标系原点的Z值为341.253，将Z原点值自动输入写到原点表或预设表中。
步骤8、根据获得的五坐标加工中心坐标系的第四轴旋转角度、第五轴旋转角度、五坐标加工中心坐标系原点的X坐标、Y坐标值和Z坐标，完成五坐标加工中心坐标系+X'、+Y'、+Z'的确定。
本发明实施例中，通过3、3、1法确定零点偏移写入原点表或预设表中值为(X50.998Y-29.298Z341.253A-39.332C227.072)，
本方法主要针对五坐标加工中心利用红外测头测量工件并自动建立坐标系的方法。

Claims (2)

1.一种基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法，该方法采用具备红外线测头的五坐标机床，其特征在于，方法包括以下步骤：
步骤1、将被加工的直角边零件放置于五坐标机床上；
步骤2、将五坐标机床的红外线测头，分别移动至零件上表面的任意空间三点，测量该三点的坐标值；
步骤3、五坐标机床根据测量的上表面三点的坐标值，使用探测循环的3点测量获取五坐标加工中心坐标系的第四轴旋转角度和第五轴旋转角度；
步骤4、将五坐标机床的红外线测头，分别移动至零件上表面与侧面相交的两条直线上，在上述两条直线上任意测量三点坐标值；所述的两条直线相交；
步骤5、五坐标机床根据测量的直线上三点的坐标值，使用探测循环的3点测量获得两条直线的交点坐标，将该交点作为五坐标加工中心坐标系的原点，获得五坐标加工中心坐标系原点的X坐标值和Y坐标值；
步骤6、将五坐标机床的红外线测头移动至零件上表面的任意一点，使用探测循环的1点测量该点的坐标值；
步骤7、根据上表面的测量点的坐标值，获取五坐标加工中心坐标系原点的Z坐标值；
步骤8、根据获得的五坐标加工中心坐标系的第四轴旋转角度、第五轴旋转角度、五坐标加工中心坐标系原点的X坐标值、Y坐标值和Z坐标值，完成五坐标加工中心坐标系的确定。
2.根据权利要求1所述的基于7点探测循环的五坐标加工中心坐标系确定方法，其特征在于，步骤2所述的空间三点为X坐标值、Y坐标值和Z坐标值均不相同的点。
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