CN111552231A - 单机免算点自动找正的加工方法 - Google Patents

单机免算点自动找正的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于数控加工技术领域，具体地涉及单机免算点自动找正的加工方法。通过使用自制测头采点程序，及根据不同加工要求设计的计算公式。实现点位采集和坐标系偏移角度点位的自动计算。以解决目前生产准备过程中人工点位找正计算偏移量，易有误差及效率慢的技术问题。数控加工中心使用测头找正后直接输入设备操作系特定区域，实现自动生成所需参数，程序自动读取，不需人为干预，降低了出错率，节省了时间，提高了生产效率。

Description

单机免算点自动找正的加工方法
技术领域
本发明属于数控加工技术领域，具体地涉及单机免算点自动找正的加工方法。
背景技术
对于航空机匣产品，很多异型零件需要通过孔系位置，来计算工件实际坐标系与理论坐标系的坐标和角度的偏移量。传统方法首先使用杠杆百分表进行点位找正，再通过CAM软件输入理论座标和实际座标，最后计算出坐标偏移角度及偏移量。计算输出后的结果还需人工调教机床的参数，输入、输出均为手工操作易出错，且整个过程繁琐。需要一种带有点位自动采集与计算功能的程序，自动进行点位找正计算并输入，使生产准备自动化，提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供单机免算点自动找正加工方法，通过使用自制测头采点程序，及根据不同加工要求设计的计算公式。实现点位采集和坐标系偏移角度点位的自动计算。
以解决目前生产准备过程中人工点位找正计算偏移量，易有误差及效率慢的技术问题。
技术方案
单机免算点自动找正的加工方法，包括如下步骤：
1)在机床上使用点位采集工具进行点位采集，并输入指定参数中；
步骤一 使用点位采集装置采集点位
步骤二 输入机床指定参数中以便后续调用。
2)使用两基准点计算中心点及旋转角度计算子程序，对工件进行计算。这种方法这种方法用于工件任意放置于机床上，其实际编程中心为C点且该点位无法直接找正属于空间虚拟点位，需要通过实际点A及实际点B坐标关系计算出来。通过图纸得知理论坐标点A’点坐标(A’x,A’y)B’点坐标(B’点X，B’点Y)及点C’坐标(C’x，C’y)。计算出实际AB线与机床实际X轴夹角α，理论A’B’线与理论夹角β。以及要求的C点坐标及旋转角度μ。
计算公式内容
公式内容：
理论点A’理论点B’理论点C’实际点A实际点B计算实际点C及旋转角度
角α为实际点与水平夹角等于ATAN2(B点Y值-A点Y，B点X-A点X)
角β为理论点与水平夹角等于ATAN2(B’点Y值-A’点Y，B’点X-A’点X)
坐标系旋转角度μ等于角β-角α
实际直线AB中点Zx＝(Ax+BX)
实际直线AB中点Zx＝(Ay+By)
理论直线A’B’中点Z’x＝(A’x+B’X)
理论直线A’B’中点Z’y＝(A’y+B’y)
A’B’中点与C’中点间距离L等于SQRT((A’x-C’x)平方+(A’y+C’y)平方)
实际点Cx等于Zx’-sin角度μ*L
实际点Cy等于Zy’-cos角度μ*L
理论长度AB线长度等于SQRT((B点Y值-A点Y)平方+(B点X-A点X)的平方)
实际长度A’B’线长度等于SQRT((B’点Y值-A’点Y)平方+(B’点X-A’点X)的平方)
通用系统使用步骤：
步骤一 添加可参数传递的宏程序指令
步骤二 通过变量添加理论坐标值
步骤三 给定要引用的零点偏执代码运行程序后角度将输出固定位置以便在主程序中调用；
角度输出R2即为旋转角度在程序中使用ROT即可进行旋转；
3)通过系统变量将计算后的旋转角度和中心偏置点位自动带入机床对应参数中；之后便可使后续的加工程序在正确的位置加工，实现自动算点找正。
所述1)步骤一中使用FANUC系统中的高速跳转指令(SIEMENS系统中的测量指令)编制点位测量程序。
所述1)步骤二中使用参数传递功能使测量后的点位传递至指定机床参数中，以便后续计算子程序调用。
所述2)步骤一中点位计算公式根据系统进行子程序化；
所述2)步骤一中通过数控系统参数传递功能使子程序指令化；
所述1)中通用系统运用模式以Siemens系统为例使用如下：
Extern L910(REAL,REAL,REAL)
L910(测量直径，速度，输入偏置零点)
之后对两点位进行测量例如第一点位A输入G55第二点位输入G56被测孔径为50速度为100
则两段测量程序为
L910(50,100,2)
L910(50,100,3)
所述2)中步骤一步骤二步骤三通用系统运用模式以Siemens系统为例使用如下：EXTERN L8203(REAL,REAL,REAL,REAL,REAL,REAL)主程序中引导子程序参数调用
$P_UIFR[5,X,TR]＝理论A点坐标值X
$P_UIFR[5,Y,TR]＝理论A点坐标值Y
$P_UIFR[6,X,TR]＝理论B点坐标值X
$P_UIFR[6,Y,TR]＝理论B点坐标值Y
$P_UIFR[7,X,TR]＝理论C点坐标值X
$P_UIFR[7,Y,TR]＝理论C点坐标值Y
L8203(5,6,2,3,7,1)赋值前三项为提取理论坐标第四项和第五项为提取测头测量的实际坐标最后一项为计算后的中心点实际坐标输入机床参数的位置1为G54......
M0
T...
G54加工程序与算点赋值指令最后一项的数值为对应关系G54对应赋值指令中的1G55 对应2以此类推
ROT Z＝R2坐标系旋转指令旋转角度为子程序输出的固定的变量R2
.....之后为加工程序
M30
所述3)中使用数控系统变量将子程序计算的结果自动的输入至机床系统中
所述2)步骤一计算程序中角度的计算使用ATAN2(Y,X)。这是西门子和FANUC识别的一种用于计算点位相对于水平夹角的函数。
所述2)步骤一计算程序中理论长度AB线长度，实际长度A’B’线长度的计算结果若相差较大即输入的点位有误。
技术效果
数控加工中心使用测头找正后直接输入设备操作系特定区域，实现自动生成所需参数，程序自动读取，不需人为干预，降低了出错率，节省了时间，提高了生产效率。
附图说明
图1为本自动找正方法公式图；
图2为本自动找正方法构成图；
图3为本自动找正方法流程图。
具体实施方式
首先移动测头至需要找正的孔大概中间位置
理论点A’理论点B’理论点C’实际点A实际点B计算实际点C及旋转角度 MDI中调用自制测头程序
Siemens系统：
Extern L910(REAL,REAL,REAL)
L910(测量直径，速度，输入偏置零点)
之后对两点位进行测量例如第一点位A输入G55第二点位输入G56被测孔径为50速度为 100
则两段测量程序为
L910(50,100,2)
L910(50,100,3)
后台执行的自制子程序如下：
PROC L910(REAL CRD,REAL JGF,REAL LDG)SAVE定义子程序参数
R2＝CRD；celiang banjing对变量赋值
R3＝JGF；sudu对变量赋值
R4＝LDG；lingdian对变量赋值
R2＝R2/2对变量赋值
R60＝$AA_IM[X]使用系统变量对当前坐标进行提取
R61＝$AA_IM[Y]使用系统变量对当前坐标进行提取
R62＝$AA_IM[Z]使用系统变量对当前坐标进行提取
SPOS＝0主轴定向
MEAS＝1SUPA G1 X＝R60+R2 F＝R3使用MEAS功能进行点位测量
STOPRE记录
G91增量模式
SUPA G1 X＝-1.5F100回退
MEAS＝1SUPA G1 X＝2F＝100使用MEAS功能进行点位再次测量
STOPRE记录
R10＝$AA_MM1[X]提取单向点位值
G90 SUPA G1X＝R60 F＝R3移动至中心位置
STOPRE
G4 F1
SPOS＝180主轴旋转180°
G4 F1暂停
MEAS＝1SUPA G1 X＝R60-R2 F＝R3使用MEAS功能进行点位测量
STOPRE之后同上
G91
G1 SUPA X＝1.5F100
MEAS＝1SUPA G1 X＝-2F100
STOPRE
L900
R20＝$AA_MM1[X]
R11＝(R20+R10)/2X方向两点测量完后计算中点
G4 F1
G90 SUPA G1 X＝R11 Y＝R61 F＝R3之后同上测量Y方向
G4 F1
SPOS＝0
G4 F1
MEAS＝1SUPA G1 Y＝R61+R2 F＝R3
STOPRE
G91
SUPA G1 Y＝-1.5F100
MEAS＝1SUPA G1 Y＝2F100
STOPRE
L900
R30＝$AA_MM1[Y]
G90 SUPA G1 Y＝R61 F＝R3
STOPRE
G4 F1
SPOS＝180
G4 F1
G90
MEAS＝1SUPA G1 Y＝R61-R2 F＝R3
STOPRE
G91 G1 SUPA Y＝1.5F100
MEAS＝1SUPA G1 Y＝-2F100
STOPRE
L900
R40＝$AA_MM1[Y]
R12＝[R30+R40]/2计算Y方向中心位置
G90 SUPA G1 X＝R11 Y＝R12 F＝R3移动至中心位置
$P_UIFR[R5,X,TR]＝R11对机床参数中操作者需要赋值的零点偏置X位置进行赋值
$P_UIFR[R5,Y,TR]＝R12对机床参数中操作者需要赋值的零点偏置Y位置进行赋值
M17
之后加工程序前填加计算指令
EXTERN L8203(REAL,REAL,REAL,REAL,REAL,REAL)主程序中引导子程序参数调用
$P_UIFR[5,X,TR]＝理论A点坐标值X
$P_UIFR[5,Y,TR]＝理论A点坐标值Y
$P_UIFR[6,X,TR]＝理论B点坐标值X
$P_UIFR[6,Y,TR]＝理论B点坐标值Y
$P_UIFR[7,X,TR]＝理论C点坐标值X
$P_UIFR[7,Y,TR]＝理论C点坐标值Y
L8203(5,6,2,3,7,1)赋值前三项为提取理论坐标第四项和第五项为提取测头测量的实际坐标最后一项为计算后的中心点实际坐标输入机床参数的位置1为G54......
M0
T...
G54加工程序与算点赋值指令最后一项的数值为对应关系G54对应赋值指令中的1G55 对应2以此类推
ROT Z＝R2坐标系旋转指令旋转角度为子程序输出的固定的变量R2
.....之后为加工程序
M30
后台执行的自制子程序如下：
PROC L8203(REAL L_3,REAL L_4,REAL L_5,REAL L_2,REAL L_6,REAL L_1)SAVE对子程序定义并保存
DEF REAL_R2,_R3,_R4,_R5,_R6,_R7,_R8,_R9,_R10对子程序中使用的变量定义
DEF REAL_R12,_R13,_R14,_R15,_R16,_R17,_R18,_R19,_R11对子程序中使用的变量定义
DEF REAL_R22,_R23,_R24,_R25,_R26,_R27,_R28,_R29,_R20,_R21对子程序中使用的变量定义
；SANZHOU LIANGDIAN
_R2＝$P_UIFR[L_3,X,TR]从零点偏置中提取所需数据
_R3＝$P_UIFR[L_3,Y,TR]从零点偏置中提取所需数据
_R4＝$P_UIFR[L_4,X,TR]从零点偏置中提取所需数据
_R5＝$P_UIFR[L_4,Y,TR]从零点偏置中提取所需数据
_R6＝$P_UIFR[L_5,X,TR]从零点偏置中提取所需数据
_R7＝$P_UIFR[L_5,Y,TR]
_R8＝$P_UIFR[L_2,X,TR]
_R9＝$P_UIFR[L_2,Y,TR]
_R16＝$P_UIFR[L_6,X,TR]
_R17＝$P_UIFR[L_6,Y,TR]
_R10＝ATAN2(_R5-_R3,_R4-_R2)计算理论角度
_R11＝ATAN2(_R9-_R7,_R8-_R6)计算实际角度
_R12＝_R11-_R10计算旋转角度
_R13＝SQRT((_R5-_R3)*(_R5-_R3)+(_R4-_R2)*(_R4-_R2))计算理论长度
_R14＝SQRT((_R9-_R7)*(_R9-_R7)+(_R8-_R6)*(_R8-_R6))计算实际长度
_R15＝_R13-_R14计算长度差
_R18＝(_R2+_R4)/2计算中点
_R19＝(_R3+_R5)/2计算中点
_R20＝(_R6+_R8)/2计算中点
_R21＝(_R7+_R9)/2计算中点
_R22＝0
R12＝_R12
IF((_R19-_R17)＝＝0)AND((_R18-_R16)＝＝0)GOTOF AA1
_R22＝ATAN2(_R19-_R17,_R18-_R16)
AA1:_R23＝_R22+_R12
ENDIF由于指令的特殊性当被所求的点位为AB连线的中点则角度输出为零
_R24＝SQRT((_R19-_R17)*(_R19-_R17)+(_R18-_R16)*(_R18-_R16))计算中点与求点间距
_R25＝_R21-(SIN(_R23)*(_R24))被求点的实际坐标X
_R26＝_R20-(COS(_R23)*(_R24))被求点的实际坐标Y
IF_R12<180GOTOF N200
_R12＝_R12-360
N200 IF_R12>-180GOTOF N300
_R12＝360+_R12
根据操作者习惯输出一个相对较小的角度例如-15°和345°实际旋转的为一个角度这里通过判定输出的则为-15°相对数字较小
N300 R2＝_R12角度输出
R1＝_R13实际长度输出
R3＝_R15长度差输出
$P_UIFR[L_1,Y,TR]＝_R25将需要偏置的点位数据输入对应的系统参数中
$P_UIFR[L_1,X,TR]＝_R26将需要偏置的点位数据输入对应的系统参数中
M17子程序结束。

Claims (10)

1.单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在机床上使用点位采集工具进行点位采集，并输入指定参数中；
步骤一 使用点位采集装置采集点位；
步骤二 输入机床指定参数中以便后续调用；
2)使用两基准点计算中心点及旋转角度计算子程序，对工件进行计算；这种方法用于工件任意放置于机床上，其实际编程中心为C点且该点位无法直接找正属于空间虚拟点位，需要通过实际点A及实际点B坐标关系计算出来；通过图纸得知理论坐标点A’点坐标(A’x,A’y)B’点坐标(B’点X，B’点Y)及点C’坐标(C’x，C’y)；计算出实际AB线与机床实际X轴夹角α，理论A’B’线与理论夹角β；以及要求的C点坐标及旋转角度μ；
计算公式内容
公式内容：
理论点A’理论点B’理论点C’实际点A实际点B计算实际点C及旋转角度；
角α为实际点与水平夹角等于ATAN2(B点Y值-A点Y，B点X-A点X)；
角β为理论点与水平夹角等于ATAN2(B’点Y值-A’点Y，B’点X-A’点X)；
坐标系旋转角度μ等于角β-角α；
实际直线AB中点Zx＝(Ax+BX)；
实际直线AB中点Zx＝(Ay+By)；
理论直线A’B’中点Z’x＝(A’x+B’X)；
理论直线A’B’中点Z’y＝(A’y+B’y)；
A’B’中点与C’中点间距离L等于SQRT((A’x-C’x)平方+(A’y+C’y)平方)；
实际点Cx等于Zx’-sin角度μ*L；
实际点Cy等于Zy’-cos角度μ*L；
理论长度AB线长度等于SQRT((B点Y值-A点Y)平方+(B点X-A点X)的平方)；
实际长度A’B’线长度等于SQRT((B’点Y值-A’点Y)平方+(B’点X-A’点X)的平方)；
通用系统使用步骤：
步骤一 添加可参数传递的宏程序指令
步骤二 通过变量添加理论坐标值
步骤三 给定要引用的零点偏执代码
运行程序后角度将输出固定位置以便在主程序中调用；
角度输出R2即为旋转角度在程序中使用ROT即可进行旋转；
3)通过系统变量将计算后的旋转角度和中心偏置点位自动带入机床对应参数中；之后便可使后续的加工程序在正确的位置加工，实现自动算点找正。
2.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述1)步骤一中使用FANUC系统中的高速跳转指令编制点位测量程序。
3.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述1)步骤二中使用参数传递功能使测量后的点位传递至指定机床参数中，以便后续计算子程序调用。
4.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述2)步骤一中点位计算公式根据系统进行子程序化。
5.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述2)步骤一中通过数控系统参数传递功能使子程序指令化。
6.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述1)中通用系统运用模式以Siemens系统为例使用如下：
Extern L910(REAL,REAL,REAL)
L910(测量直径，速度，输入偏置零点)
之后对两点位进行测量例如第一点位A输入G55第二点位输入G56被测孔径为50速度为100；
则两段测量程序为
L910(50,100,2)
L910(50,100,3)。
7.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述2)中通用系统运用模式以Siemens系统为例使用如下：
EXTERN L8203(REAL,REAL,REAL,REAL,REAL,REAL)主程序中引导子程序参数调用
$P_UIFR[5,X,TR]＝理论A点坐标值X
$P_UIFR[5,Y,TR]＝理论A点坐标值Y
$P_UIFR[6,X,TR]＝理论B点坐标值X
$P_UIFR[6,Y,TR]＝理论B点坐标值Y
$P_UIFR[7,X,TR]＝理论C点坐标值X
$P_UIFR[7,Y,TR]＝理论C点坐标值Y
L8203(5,6,2,3,7,1)赋值前三项为提取理论坐标第四项和第五项为提取测头测量的实际坐标最后一项为计算后的中心点实际坐标输入机床参数的位置1为G54......
M0
T...
G54 加工程序与算点赋值指令最后一项的数值为对应关系G54对应赋值指令中的1G55对应2以此类推
ROT Z＝R2 坐标系旋转指令旋转角度为子程序输出的固定的变量R2
.....之后为加工程序
M30
。
8.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述3)中使用数控系统变量将子程序计算的结果自动的输入至机床系统中。
9.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述2)步骤一计算程序中角度的计算使用ATAN2(Y,X)。
10.根据权利要求1所述的单机免算点自动找正的加工方法，其特征在于，所述2)步骤一计算程序中理论长度AB线长度，实际长度A’B’线长度的计算结果若相差较大即输入的点位有误。
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