CN110281080B - 一种槽角向自动找正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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,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,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,并将待加工零件的角向零点置为粗找槽坐标,使中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,即完成槽角向找正,并且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,使中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,满足找正误差要求,本方法实现了测头自动找正功能,避免了人工操作出错机会,且找正精度高,一致性好。
Description
技术领域
本发明应用于数控自动化加工领域,具体是一种槽角向自动找正方法。
背景技术
数控加工圆周带有槽的工件时,要求加工内容相对某一槽中心有角向要求时,加工前需要先找正该槽中心作为角向零点,找正时需先将钻夹装于数控加工中心主轴上,然后将找正杆装于钻夹上,最后将杠杆表装在找正杆上,由操作工人手动转动主轴,并使杠杆表测头能够触碰到待加工零件要分中的槽两面,并用操作手轮不断微调移动主轴位置或机床转盘位置,使两槽面的压表示值在一定的偏差范围内,然后将该主轴(X轴、Y轴)位置或转盘(C轴)位置保存在数控系统坐标系来完成找正工作。该方法全过程需要人为参与,找正效率及精度严重依赖于操作者技能水平,并且容易出错,延长数控加工准备时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种槽角向自动找正方法,以克服现有技术的不足。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种槽角向自动找正方法,包括以下步骤:
步骤一、将待加工零件固定于数控机床转盘上,记录待加工零件圆心位置坐标;
步骤二、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;
步骤三、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,若零件表面触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,则该角向位置粗找正成功,粗找槽结束,进入步骤六;若零件表面触点坐标值至待加工零件圆心距离大于等于槽半径值,说明测头不在槽位,进行步骤四;
步骤四、将测头与待加工零件相对转动,转动角度不大于槽宽最窄角度,将测头向零件中心方向移动触碰至接触到待加工零件表面,并记录零件表面触点坐标值;
步骤五、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待加工零件槽半径值,若触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,则该角向位置粗找正成功,粗找槽结束,进入步骤六,得到粗找槽坐标值;若触点坐标值至待加工零件圆心距离大于等于槽半径值,说明测头不在槽位,重复步骤四和步骤五直至触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,完成粗找槽;
步骤六、将待加工零件的角向零点置为粗找槽坐标,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触的触点位置坐标;
步骤七、计算测头分别与槽两侧面的槽内接触点位置坐标的中间点坐标,若中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,则精确分中成功,待加工零件的角向零点即为粗找槽坐标;若中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差不在允许角向误差范围内,则进行步骤八;
步骤八、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,此角度为纠正角度;
步骤九、将测头与待加工零件相对转动纠正角度值,同时将待加工零件的角向零点置为纠正后的粗找槽坐标,然后在转动纠正角度值后的粗找槽坐标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触点位置坐标,计算测头分别与槽两侧面接触点位置坐标的中间点坐标,若中间点坐标与纠正后的角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,则精确分中成功;若中间点坐标与纠正后的角向零点所在正交轴偏差不在允许角向误差范围内,重复步骤八和步骤九直至中间点坐标与正交轴偏差在允许角向误差范围内,即完成槽角向找正。
进一步的,测头直径小于能够进入槽底的最小槽口宽度。
进一步的,步骤三中,槽半径值为待加工零件能够通过测头进入槽底的最小槽口处的半径值。
进一步的,槽宽最窄角度为待加工零件能够通过测头进入槽底的最小槽口角度。
进一步的,步骤四中,将测头移动角度不大于槽宽最窄角度或通过转动机床转盘实现槽位角度的移动,机床转盘转动角度不大于槽宽最窄角度,然后测头向零件中心方向移动触碰至接触到待加工零件表面,并记录触点坐标值。
进一步的,步骤八中,纠正角度为d=arctan(b/c),c为粗找槽坐标值处的槽半径,b为槽内中间点坐标值至粗找槽坐标值之间的距离。
进一步的,具体将测头移动纠正角度或机床转盘转动带动待加工零件实现角度纠正。
进一步的,角向误差范围小于0.05°。
进一步的,步骤四中,将测头与待加工零件相对转动的转动角度为槽宽最窄角度1/3-2/3。
进一步的,将测头沿角向零点所在正交轴移动至槽内最宽位置处,计算最宽位置处测头分别与槽两侧面的槽内接触点位置坐标的中间点坐标。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明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,并将待加工零件的角向零点置为粗找槽坐标,使中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,从而实现槽内分中,即完成槽角向找正,并且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,使中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,满足找正误差要求,本方法实现了测头自动找正功能,避免了人工操作出错机会,且找正精度高,一致性好,为实现零件全自动化加工打下基础,降低了操作人员劳动强度及工装成本。
附图说明
图1是本发明实施例带有槽的零件示意图。
图2是本发明实施例工件坐标系示意图。
图3是图2局部放大示意图。
图4是粗找轨迹示意图。
图5精找方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
一种槽角向自动找正方法,包括以下步骤:
步骤一、将待加工零件固定于数控机床转盘上,记录待加工零件圆心位置坐标;
步骤二、将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;具体的通过数控机床程序控制测头移动至待加工零件的外圆外侧位置;
步骤三、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,若零件表面触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,则该角向位置粗找正成功,粗找槽结束,进入步骤六;若零件表面触点坐标值至待加工零件圆心距离大于等于槽半径值,说明测头不在槽位,进行步骤四;
步骤四、将测头与待加工零件相对转动,转动角度不大于槽宽最窄角度,将测头向零件中心方向移动触碰至接触到待加工零件表面,并记录零件表面触点坐标值;
将测头移动角度不大于槽宽最窄角度或通过转动机床转盘实现槽位角度的移动,机床转盘转动角度不大于槽宽最窄角度,然后测头向零件中心方向移动触碰至接触到待加工零件表面,并记录零件表面触点坐标值;
步骤五、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待加工零件槽半径值,若触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,则该角向位置粗找正成功,粗找槽结束,得到粗找槽坐标值,进入步骤六;若触点坐标值至待加工零件圆心距离大于等于槽半径值,说明测头不在槽位,重复步骤四和步骤五直至触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,完成粗找槽;
步骤六、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触的槽内触点位置坐标,并将待加工零件的角向零点置为粗找槽坐标;
计算测头分别与槽两侧面的槽内接触点位置坐标的中间点坐标,若中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,则精确分中成功,待加工零件的角向零点即为粗找槽坐标;若中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差不在允许角向误差范围内,则进行步骤八;
具体的,将测头沿角向零点所在正交轴移动至槽内最宽位置处,计算最宽位置处测头分别与槽两侧面的槽内接触点位置坐标的中间点坐标,此时中间点坐标距粗找槽坐标值距离最大,测头偏移弧线长度最大,偏移精度高,从而提高偏移精度;
步骤八、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,此角度为纠正角度;
步骤九、将测头与待加工零件相对转动纠正角度值,同时将待加工零件的角向零点置为纠正后的粗找槽坐标,然后在转动纠正角度值后的粗找槽坐标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触点位置坐标,计算测头分别与槽两侧面接触点位置坐标的中间点坐标,若中间点坐标与纠正后的角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,则精确分中成功;若中间点坐标与纠正后的角向零点所在正交轴偏差不在允许角向误差范围内,重复步骤八和步骤九直至中间点坐标与正交轴偏差在允许角向误差范围内,即完成槽角向找正。
步骤九中,具体将测头移动纠正角度或机床转盘转动带动待加工零件实现角度纠正,将测头分别向槽的两侧面触碰,记录两侧触点坐标值,然后计算测头分别与槽两侧面接触点位置坐标的中间点坐标,若中点的位置与正交轴偏差在允许角向误差范围内,则精确分中成功;若不满足角向误差要求,则进行步骤八,直至精确分中成功。
下面结合具体实施例做以说明:
(1)如附图3,根据槽型尺寸,测头能够探入槽底部的角度范围a为3°,待加工零件能够探入槽内底部时槽最窄面处的半径尺寸R=266,槽最窄面处的角度a=3°;因此,粗找准过程中触点坐标值至待加工零件圆心距离是否小于266,若触点坐标值至待加工零件圆心距离大于等于266,说明测头不在槽位,将测头与待加工零件相对转动,转动角度不大于槽宽最窄角度,本实施例取转动角度为2°。
(2)根据上述确定的参数,通过数控程序,控制测头进行循环试触碰直到探测成功:具体过程见附图4,第1次将测头1向待加工零件中心方向移动至接触到待加工零件表面,得到第一触点坐标2,第一触点坐标2至零件圆心距离为300,即所得第一触点坐标值半径为R300,不符合半径要求;测头相对零件旋转角度为2°,第2次将测头1向待加工零件中心方向移动至接触到待加工零件表面,得到第二触点坐标3所得半径为R294.5,不符合半径要求;测头再次相对零件旋转转角度为2°,第3次将测头1向待加工零件中心方向移动至接触到待加工零件表面,得到第三触点坐标4所得半径为R242.4<R266,粗找成功。
(3)将待加工零件的角向零点置为粗找槽成功的角度位置坐标,即将粗找成功的角度位置摆正至与Y轴平行:
(4)将测头分别触碰槽两侧面,记录测头分别与槽两侧面的槽内接触点位置坐标,得到测头分别与槽两侧面的槽内接触点位置坐标的槽内中间点坐标值,槽内中间点坐标值至粗找槽坐标值之间的距离b(即中心偏移量),纠正角度d=arctan(b/c),c为粗找槽坐标值处的槽半径,纠正角度如图5所示;
(5)将工件的角向从粗找槽坐标值处调整一个纠正角度,再将测头从纠正角度后的位置坐标处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触的槽内触点位置坐标,直到中心偏移量在角向误差范围,本申请偏移量取0.01;这时确定的角度即为最终找正角度,至此,偏移一个最终找正角度值后得到的中间点坐标即为槽角向中心,槽自动找正完成。
Claims (10)
1.一种槽角向自动找正方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将待加工零件固定于数控机床转盘上,记录待加工零件圆心位置坐标;
步骤二、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;
步骤三、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,若零件表面触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,则该角向位置粗找正成功,粗找槽结束,进入步骤六;若零件表面触点坐标值至待加工零件圆心距离大于等于槽半径值,说明测头不在槽位,进行步骤四;
步骤四、将测头与待加工零件相对转动,转动角度不大于槽宽最窄角度,将测头向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;
步骤五、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待加工零件槽半径值,若触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,则该角向位置粗找正成功,粗找槽结束,进入步骤六,得到粗找槽坐标值;若触点坐标值至待加工零件圆心距离大于等于槽半径值,说明测头不在槽位,重复步骤四和步骤五直至触点坐标值至待加工零件圆心距离小于槽半径值,完成粗找槽;
步骤六、将待加工零件的角向零点置为粗找槽坐标,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触的槽内触点位置坐标;
步骤七、计算测头分别与槽两侧面的槽内接触点位置坐标的中间点坐标,若中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,则精确分中成功,待加工零件的角向零点即为粗找槽坐标;若中间点坐标与角向零点所在正交轴偏差不在允许角向误差范围内,则进行步骤八;
步骤八、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,此角度为纠正角度;
步骤九、将测头与待加工零件相对转动纠正角度值,同时将待加工零件的角向零点置为纠正后的粗找槽坐标,然后在转动纠正角度值后的粗找槽坐标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触点位置坐标,计算测头分别与槽两侧面接触点位置坐标的中间点坐标,若中间点坐标与纠正后的角向零点所在正交轴偏差在允许角向误差范围内,则精确分中成功;若中间点坐标与纠正后的角向零点所在正交轴偏差不在允许角向误差范围内,重复步骤八和步骤九直至中间点坐标与正交轴偏差在允许角向误差范围内,即完成槽角向找正。
2.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,测头直径小于能够进入槽底的最小槽口宽度。
3.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,步骤三中,槽半径值为待加工零件能够通过测头进入槽底的最小槽口处的半径值。
4.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,槽宽最窄角度为待加工零件能够通过测头进入槽底的最小槽口角度。
5.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,步骤四中,将测头移动角度不大于槽宽最窄角度或通过转动机床转盘实现槽位角度的移动,机床转盘转动角度不大于槽宽最窄角度,然后测头向零件中心方向移动触碰至接触到待加工零件表面,并记录触点坐标值。
6.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,步骤八中,纠正角度为d=arctan(b/c),c为粗找槽坐标值处的槽半径,b为槽内中间点坐标值至粗找槽坐标零点之间的距离。
7.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,具体将测头移动纠正角度或机床转盘转动带动待加工零件实现角度纠正。
8.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,角向误差范围小于0.05°。
9.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,步骤四中,将测头与待加工零件相对转动的转动角度为槽宽最窄角度1/3-2/3。
10.根据权利要求1所述的一种槽角向自动找正方法,其特征在于,将测头沿角向零点所在正交轴移动至槽内最宽位置处,计算最宽位置处测头分别与槽两侧面的槽内接触点位置坐标的中间点坐标。
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