CN113059403A - 一种车桥加工面角度的检测方法及其配套的检测头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车桥加工面角度的检测方法，包括以下步骤：1）在检测装置上设有四个矩形分布的检测头，建立测头及配套装置的保护程序；2）基于PLC中建立的保护程序，首次进行合格标准车桥的测量，四个检测头获得数值；3）NC对标准车桥角度进行计算，并建立工件坐标系，以确定相对加工基准；4）对标准车桥测量并建立工件坐标系后，得毛坯测量时四个检测头的压量数值与标准校正时四个检测头的压量数值的差值；5）根据四点压量数值的差值，计算偏移坐标系，根据偏移坐标系进行毛坯车桥的加工。该检测头是所以通过四根接触式传感器检测头对车桥法兰板平面进行一次测量，以供数控机床自动调整切削量的同时，缩短加工节拍和降低车桥废品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种车桥加工面角度的检测方法及其配套的检测头，涉及机床加工中的检测技术领域。
背景技术
车桥加工面存在前束角和外倾角，现有的技术多采用单点检测头进行多次测量，测量节拍长，编程调试繁琐，易故障及价格高昂等。
由于毛坯车桥是由前序焊接工序制作完成，所以批量毛坯车桥的尺寸无法统一。为保证前束角和外倾角两个重要切削指标，需要在机床切削前，进行车桥加工面角度的检测。现有技术受限于数控系统测量接口单一，需要多次检测，且计算方法受限于数控系统指令，编程复杂且无法由PLC安全互锁等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种车桥加工面角度的检测方法及其配套的检测头，检测头是所以通过四根接触式传感器检测头对车桥法兰板平面进行一次测量，以供数控机床自动调整切削量的同时，缩短加工节拍和降低车桥废品率。该四点检测头的检测方法可以一次性测量毛坯车桥并计算所需角度，同时监控测量过程，在降低检测时间的前提下，也保证了测量的准确性和安全性。
为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种车桥加工面角度的检测方法，包括以下步骤：
1）在检测装置上设有四个矩形分布的检测头，基于数控系统的PLC程序，建立测头及配套装置的保护程序；
2）基于PLC中建立的保护程序，首次进行合格标准车桥的测量，四个检测头获得数值如下：
标准测量点1数值：R11=$A_DBR[100]；
标准测量点2数值：R12=$A_DBR[104]；
标准测量点3数值：R13=$A_DBR[108]；
标准测量点4数值：R14=$A_DBR[112]；
$A_DBR[100] ～$A_DBR[112]是PLC传回至NC的当前测量数值，R11～R14是NC将该数值赋值到NC的变量，该变量就是标准校正时四个检测头的压量数值，通过NC与PLC信号的交互功能，向PLC发出请求开启测量信号，PLC接到指令并读取测量数值后，再将该数值发回至数控系统NC；
3）NC对标准车桥角度进行计算，并建立工件坐标系，以确定相对加工基准；
前束角∠α=arctan a/h1、
外倾角∠β=arctan b/h2；
其中a为测量点1与测量点3的压量差值，b为测量点1与测量点2的压量差值，h1为测量点1与测量点3的纵坐标差值，h2为测量点1与测量点2的横坐标差值；
4）对标准车桥测量并建立工件坐标系后，进行毛坯车桥测量，方式方法同步骤2），四个测头获得压量值，$A_DBR[100] ～$A_DBR[112]是PLC传回至NC的当前测量数值，R31～R34是NC将该数值赋值到NC的变量，该变量就是毛坯测量时四个检测头的压量数值与标准校正时四个检测头的压量数值的差值，如下：
毛坯测量点1压量差值：R31=$A_DBR[100]-R11 、
毛坯测量点2压量差值：R32=$A_DBR[104]-R12、
毛坯测量点3压量差值：R33=$A_DBR[108]-R13、
毛坯测量点4压量差值：R34=$A_DBR[112]-R14；
5 ）根据四点压量数值的差值，计算偏移坐标系，根据偏移坐标系进行毛坯车桥的加工；
6 ）对于加工后的成品车桥，通过检具检测各加工尺寸；
7）各加工尺寸通过检具检测均合格后，进行批量毛坯车桥的循环自动加工；
8）当重新定义加工尺寸或调整检测头位置、更换检测头硬件时，需返回步骤2），重新定义基准。
所述的步骤5）应用在数控机床不具备五轴多角度加工时，对Z轴加工方向单独进行偏移，定义毛坯的加工基准：R100=(R31+R32+R33+R34)/4，其中R100为毛坯与标准压量差值的平均值；或定义Z轴加工基本面=(R11+R12+R13+R14)/4 - （NC子程序计算四点测量最大值-NC子程序计算四点测量最小值）；同时判断与实际夹具位置关系，是否干涉。
所述的步骤5）应用在具备五轴多角度加工的数控机床时，NC对毛坯车桥角度进行计算，并旋转偏移工件坐标系，以确定毛坯加工基准；
前束角∠α1 =arctan a1/h1、
外倾角∠β1 =arctan b1/h2；
其中a1为测量点1与测量点3的压量差值，b1为测量点1与测量点2的压量差值，h1为测量点1与测量点3的纵坐标差值，h2为测量点1与测量点2的横坐标差值，通过计算结果，调整偏移加工进给方向。
一种应用在车桥加工面角度的检测方法中的检测头，在后端支架的前端设有前端支架，后端与机床主轴箱连接；前端支架上设有四个传动杆后座，传动杆后座内同轴连接传动杆；在前端支架与后端支架之间设有内部支架，内部支架上设有与传动杆位置对应压缩式检测头，传动杆的末端依次穿过传动杆后座和前端支架，并与压缩式检测头连接。
本发明专利可用于多种车桥加工设备中，相较于常见的单点测头需进行多次测量，且通常需要机械臂在刀库中换出并放入主轴后再测量。四点测头可一次测量，且无需换刀环节，大大缩短了测量节拍和换刀引发的各种故障等。此方法的应用使本公司产品在该领域提高了竞争力。
附图说明
图1为标准车桥的测点示意图。
图2为毛坯车桥的测点示意图。
图3为检测头测量工件示意图。
图4为检测头结构示意图。
具体实施方式
一种车桥加工面角度的检测方法，包括以下步骤：
1）在检测装置上设有四个矩形分布的检测头，基于数控系统的PLC程序，通过机床数控系统的NC和PLC程序来判断检测头状态；
1.1 ）通过机床数控系统NC程序向PLC发出请求开启测量信号，PLC响应开启；
1.2 ）判断检测头在起始位置时，无压缩量；
1.3 ）判断检测头在去往车桥的过程中，不得压缩至最大量；
1.4）判断检测头在接触到车桥检测位置时，检测头压缩量在设定区间；
1.5 ）通过机床数控系统NC程序向PLC发出请求关闭测量信号，PLC响应关闭；
1.6）等待机床数控系统NC程序向PLC发出请求测量信号；
2）基于PLC中建立的保护程序，首次进行合格标准车桥的测量，四个检测头获得数值如下：
标准测量点1数值：R11=$A_DBR[100]；
标准测量点2数值：R12=$A_DBR[104]；
标准测量点3数值：R13=$A_DBR[108]；
标准测量点4数值：R14=$A_DBR[112]；
$A_DBR[100] ～$A_DBR[112]是PLC传回至NC的当前测量数值，R11～R14是NC将该数值赋值到NC的变量，该变量就是标准校正时四个检测头的压量数值，通过NC与PLC信号的交互功能，向PLC发出请求开启测量信号，PLC接到指令并读取测量数值后，再将该数值发回至数控系统NC；
3）如图1所示，NC对标准车桥角度进行计算，并建立工件坐标系，以确定相对加工基准； 前束角∠α=arctan a/h1、
外倾角∠β=arctan b/h2；
其中a为测量点1与测量点3的压量差值，b为测量点1与测量点2的压量差值，h1为测量点1与测量点3的纵坐标差值，h2为测量点1与测量点2的横坐标差值，如图1所示；
4）对标准车桥测量并建立工件坐标系后，进行毛坯车桥测量，方式方法同步骤2），如图2所示，四个测头获得压量值，$A_DBR[100] ～$A_DBR[112]是PLC传回至NC的当前测量数值，R31～R34是NC将该数值赋值到NC的变量，该变量就是毛坯测量时四个检测头的压量数值与标准校正时四个检测头的压量数值的差值，如下：
毛坯测量点1压量差值：R31=$A_DBR[100]-R11 、
毛坯测量点2压量差值：R32=$A_DBR[104]-R12、
毛坯测量点3压量差值：R33=$A_DBR[108]-R13、
毛坯测量点4压量差值：R34=$A_DBR[112]-R14；
5 ）根据四点压量数值的差值，计算偏移坐标系，根据偏移坐标系进行毛坯车桥的加工；
6 ）对于加工后的成品车桥，通过检具检测各加工尺寸；
7）各加工尺寸通过检具检测均合格后，进行批量毛坯车桥的循环自动加工；
8）当重新定义加工尺寸或调整检测头位置、更换检测头硬件时，需返回步骤2），重新定义基准。
所述的步骤5）应用在数控机床不具备五轴多角度加工时，对Z轴加工方向单独进行偏移，定义毛坯的加工基准：R100=(R31+R32+R33+R34)/4，其中R100为毛坯与标准压量差值的平均值；或定义Z轴加工基本面=(R11+R12+R13+R14)/4 - （NC子程序计算四点测量最大值-NC子程序计算四点测量最小值）；同时判断与实际夹具位置关系，是否干涉。
所述的步骤5）应用在具备五轴多角度加工的数控机床时，NC对毛坯车桥角度进行计算，并旋转偏移工件坐标系，以确定毛坯加工基准；
前束角∠α1 =arctan a1/h1、
外倾角∠β1 =arctan b1/h2；
其中a1为测量点1与测量点3的压量差值，b1为测量点1与测量点2的压量差值，h1为测量点1与测量点3的纵坐标差值，h2为测量点1与测量点2的横坐标差值，通过计算结果，调整偏移加工进给方向。
如图3和图4所示，上述检测方法中的检测头的结构为，在后端支架1的前端设有前端支架2，后端与机床主轴箱连接；前端支架2上设有四个传动杆后座3, 传动杆后座3内具有弹簧复位装置，传动杆后座3内同轴连接传动杆4；在前端支架2与后端支架1之间设有内部支架6，内部支架6上设有与传动杆4位置对应压缩式检测头5，传动杆4的末端依次穿过传动杆后座3和前端支架2，并与压缩式检测头5连接。四个检测头矩形分布，通过压缩量的不同，可以计算接触面的倾斜角度，故可根据实际需要，还得用作检验前序焊接角度是否合格的用途，或者自动上下料时判断有无工件等。
Claims (4)
1.一种车桥加工面角度的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在检测装置上设有四个矩形分布的检测头，基于数控系统的PLC程序，建立测头及配套装置的保护程序；
2）基于PLC中建立的保护程序，首次进行合格标准车桥的测量，四个检测头获得数值如下：
标准测量点1数值：R11=$A_DBR[100]；
标准测量点2数值：R12=$A_DBR[104]；
标准测量点3数值：R13=$A_DBR[108]；
标准测量点4数值：R14=$A_DBR[112]；
$A_DBR[100] ～$A_DBR[112]是PLC传回至NC的当前测量数值，R11～R14是NC将该数值赋值到NC的变量，该变量就是标准校正时四个检测头的压量数值，通过NC与PLC信号的交互功能，向PLC发出请求开启测量信号，PLC接到指令并读取测量数值后，再将该数值发回至数控系统NC；
3）NC对标准车桥角度进行计算，并建立工件坐标系，以确定相对加工基准；
前束角∠α=arctan a/h1、
外倾角∠β=arctan b/h2；
其中a为测量点1与测量点3的压量差值，b为测量点1与测量点2的压量差值，h1为测量点1与测量点3的纵坐标差值，h2为测量点1与测量点2的横坐标差值；
4）对标准车桥测量并建立工件坐标系后，进行毛坯车桥测量，方式方法同步骤2），四个测头获得压量值，$A_DBR[100] ～$A_DBR[112]是PLC传回至NC的当前测量数值，R31～R34是NC将该数值赋值到NC的变量，该变量就是毛坯测量时四个检测头的压量数值与标准校正时四个检测头的压量数值的差值，如下：
毛坯测量点1压量差值：R31=$A_DBR[100]-R11 、
毛坯测量点2压量差值：R32=$A_DBR[104]-R12、
毛坯测量点3压量差值：R33=$A_DBR[108]-R13、
毛坯测量点4压量差值：R34=$A_DBR[112]-R14；
5 ）根据四点压量数值的差值，计算偏移坐标系，根据偏移坐标系进行毛坯车桥的加工；
6 ）对于加工后的成品车桥，通过检具检测各加工尺寸；
7）各加工尺寸通过检具检测均合格后，进行批量毛坯车桥的循环自动加工；
8）当重新定义加工尺寸或调整检测头位置、更换检测头硬件时，需返回步骤2），重新定义基准。
2.如权利要求1所述的车桥加工面角度的检测方法，其特征在于：所述的步骤5）应用在数控机床不具备五轴多角度加工时，对Z轴加工方向单独进行偏移，定义毛坯的加工基准：R100=(R31+R32+R33+R34)/4，其中R100为毛坯与标准压量差值的平均值；或定义Z轴加工基本面=(R11+R12+R13+R14)/4 - （NC子程序计算四点测量最大值-NC子程序计算四点测量最小值）；同时判断与实际夹具位置关系，是否干涉。
3.如权利要求1所述的车桥加工面角度的检测方法，其特征在于：所述的步骤5）应用在具备五轴多角度加工的数控机床时，NC对毛坯车桥角度进行计算，并旋转偏移工件坐标系，以确定毛坯加工基准；
前束角∠α1 =arctan a1/h1、
外倾角∠β1 =arctan b1/h2；
其中a1为测量点1与测量点3的压量差值，b1为测量点1与测量点2的压量差值，h1为测量点1与测量点3的纵坐标差值，h2为测量点1与测量点2的横坐标差值，通过计算结果，调整偏移加工进给方向。
4.一种应用在车桥加工面角度的检测方法中的检测头，其特征在于：在后端支架（1）的前端设有前端支架（2），后端与机床主轴箱连接；前端支架（2）上设有四个传动杆后座（3），传动杆后座（3）内同轴连接传动杆（4）；在前端支架（2）与后端支架（1）之间设有内部支架（6），内部支架（6）上设有与传动杆（4）位置对应压缩式检测头（5），传动杆（4）的末端依次穿过传动杆后座（3）和前端支架（2），并与压缩式检测头（5）连接。
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