CN114137909B - 一种Fanuc系统用测头进行孔基准找正的编程方法 - Google Patents

Abstract

一种Fanuc系统用测头进行孔基准找正的编程方法，涉及一种用测头进行孔加工基准找正的编程方法。为测量和加工设置坐标系，先移动坐标轴记录测头与中心孔接触时的机械坐标，计算顶尖孔中心位置的机械坐标写入测量坐标系赋值语句，测头测量后通过宏程序编程运算计算并比较待加工件与基准件顶尖孔中心位置的绝对坐标之差，超出设定极限则报警，未超出设定极限则通过宏程序运算计算待测件顶尖孔中心位置的机械坐标，然后通过宏程序编程将该机械坐标作为加工坐标系的原点，最后通过宏编程在加工坐标系赋值语句之后再增加偏移语句用于调整加工尺寸。尺寸调整与测头测量值调整独立无相互作用，调整简便，每次只需要调整程序中一处数值即可。

Description

一种Fanuc系统用测头进行孔基准找正的编程方法

技术领域

本发明涉及一种用测头进行孔加工基准找正的编程方法，尤其是一种Fanuc系统用测头进行孔基准找正的编程方法，属于机械冷加工技术领域。

背景技术

在加工时经常遇到加工基准与设计基准不重合的现象，例如曲轴法兰端面定位销孔的设计基准是顶尖孔，而加工基准是主轴颈，这时就需要使用测头进行加工基准找正以达到基准重合的效果。

目前使用测头进行孔加工基准找正的编程方法有两种：一种编程方法是先设置两个坐标系，分别是测量坐标系和加工坐标系，找到一基准件，测量其中心孔位置，然后将其坐标值赋值给测量坐标系，加工时先测量待加工件的中心孔坐标，然后比较待加工件与基准件的中心孔位置偏差，将该偏差叠加补偿到加工坐标系中。此种编程方法在通过调整测量坐标系来调整测头测量值时，加工坐标会变化，即测头测量值调整与加工尺寸调整有交互作用现象，调整操作复杂，且容易发生因调整测头测量值时忽视或调错相互作用尺寸而导致尺寸超差的现象；另一种编程方法是测量坐标系和加工坐标系共用一个坐标系，加工前先找到一基准件，测量其中心孔位置，将基准件的顶尖孔坐标赋值给坐标系，加工时测量待加工件的顶尖孔坐标，然后比较待加工件与基准件的顶尖孔坐标之差，将坐标差值叠加补偿到坐标系中。此种编程方法在调整加工尺寸时需要先调整坐标系，并同时反向调整测头进入时的编程坐标，即加工尺寸调整不独立，调整操作复杂，也容易导致加工尺寸超差的现象。

因此，鉴于目前使用的编程方法因尺寸调整与测头测量值调整不完全独立，存在调整测头测量值时影响加工坐标，调整坐标时影响测头测量值导致加工坐标未按预期变化，即尺寸调整与测头测量值调整存在相互作用而导致的调整复杂，易忽视或调错相互作用尺寸的缺点，亟需一种尺寸调整与测头测量值调整无相互作用且调整简便的编程方法。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种Fanuc系统用测头进行孔基准找正的编程方法，它的尺寸调整与测头测量值调整独立无相互作用，而且调整简便，每次只需要调整程序中一处数值即可，克服了现有编程方法调整复杂，易忽视或调错相互作用尺寸而导致加工尺寸超差的隐患。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种Fanuc系统用测头进行孔基准找正的编程方法，包括以下步骤：

运行编程前的准备，包括：

选定测量坐标系和加工坐标系，并在机床上安装测头和基准件；

移动测头至目视其沿机床Z轴方向在基准件的顶尖孔中间部位，记录下此时的Z轴机械坐标；

分别沿机床X轴正向和负向移动测头至测头发出信号，根据两次记录的X轴机械坐标计算X轴机械坐标平均值一，之后移动测头至X轴机械坐标平均值一；

分别沿机床Y轴正向和负向移动测头至测头发出信号，根据两次记录的Y轴机械坐标计算Y轴机械坐标平均值，之后移动测头至Y轴机械坐标平均值；

再次沿机床X轴正向和负向移动测头至测头发出信号，根据两次记录的X轴机械坐标计算X轴机械坐标平均值二，之后移动测头至X轴机械坐标平均值二；

沿机床Z轴方向移动测头至与基准件保持安全距离；

主程序的内容，包括：

利用宏变量赋值语句设置测头报警极限宏变量值，用于发现工件定位异常；

利用宏变量赋值语句设置X轴补偿量宏变量值，用于调整与机床X坐标轴平行的加工坐标尺寸；

利用宏变量赋值语句设置Y轴补偿量宏变量值，用于调整与机床Y坐标轴平行的加工坐标尺寸；

设置测量坐标系原点，将Z轴机械坐标、Y轴机械坐标平均值和X轴机械坐标平均值二写入测量坐标系；

设置测头刀长值、加工刀具刀长值和测头进入时的X、Y轴绝对坐标，其中，X、Y轴绝对坐标设置成X0.0Y0.0；

执行主程序，主程序调用宏程序，并注明各变量赋值，调用子程序进行测量；

子程序的内容，包括：

执行子程序，测头自动进行测量，并通过编程利用宏变量记录下测头沿X轴正向、X轴负向、Y轴正向和Y轴负向移动时，信号发出时的绝对坐标；

通过宏程序运算，计算测头沿X轴正向移动与沿X轴负向移动，信号发出时的X轴绝对坐标的平均值；

通过宏程序运算，计算测头沿Y轴正向移动与沿Y轴负向移动，信号发出时的Y轴绝对坐标的平均值；

通过宏程序运算，比较待加工件顶尖孔中心的X轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的X轴绝对坐标的差值；

通过宏程序运算，比较待加工件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标的差值；

通过宏程序运算，判断待加工件顶尖孔中心的X轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的X轴绝对坐标的差值的绝对值与之前设置的测头报警极限宏变量值的大小，如果该绝对值大于测头报警极限宏变量则发出报警，如果该绝对值不大于测头报警极限宏变量则执行后续步骤；

通过宏程序运算，判断待加工件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标的差值的绝对值与之前设置的测头报警极限宏变量值的大小，如果该绝对值大于测头报警极限宏变量则发出报警，如果该绝对值不大于测头报警极限宏变量则执行后续步骤；

通过程序运算，计算出待加工件顶尖孔中心的X轴机械坐标和Y轴机械坐标，并赋值给加工坐标系；

分别设置加工坐标系沿X轴偏移语句和加工坐标系沿Y轴偏移语句；

如果发出报警则重新执行运行编程前的准备以及设置测量坐标系原点，将Z轴机械坐标、Y轴机械坐标平均值和X轴机械坐标平均值二写入测量坐标系；

如果工件加工坐标尺寸超差，则根据超差方向与大小调整X轴补偿量宏变量值和/或Y轴补偿量宏变量值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的加工坐标系原点偏移值不受测量坐标系原点偏移值影响，不受测头进入孔加工基准时的绝对坐标值或机械坐标值影响，不受待加工件与基准件的孔基准位置偏差影响，在尺寸调整时只需调整赋值之后的坐标系偏移语句，不影响测头测量值，在测头测量值调整时只需调整测量坐标系的坐标值，不影响加工尺寸，调整简便，每次只需要调整程序中一处数值即可，而且调整独立无相互作用，即尺寸调整不影响测头测量值，测头测量值调整不影响尺寸，克服了现有编程方法中因尺寸调整与测头测量值调整不独立存在相互作用而导致的调整复杂，易忽视或调错相互作用尺寸而导致加工尺寸超差的隐患。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种Fanuc系统用测头进行孔基准找正的编程方法，具体包括以下步骤：

1)选定两个坐标系，一个用于测头测量，称之为测量坐标系，一个用于加工，称之为加工坐标系。本实施例以G59作为测量坐标系，以G54作为加工坐标系，实际运用时可使用任何没有使用的工件坐标系；

2)将测头装入机床。本实施例以将其安装在1号刀位进行举例，实际运用时可安装在任意没有使用的空刀位上；

3)将作为基准件的工件放入机床，并夹紧工件；

4)移动测头使测头测量球缓慢进入基准件的顶尖孔，至目视测头测量球沿机床Z轴方向在顶尖孔中间部位，并记录下此时的Z轴机械坐标；

5)沿机床X轴正向移动测头至测头发出信号，记录下此时的机床X轴机械坐标；

6)沿机床X轴负向移动测头至测头发出信号，记录下此时的机床X轴机械坐标；

7)计算步骤5)与步骤6)记录的X轴机械坐标平均值一；

8)沿机床X轴正向移动测头至步骤7)计算的X轴机械坐标平均值一；

9)沿机床Y轴正向移动测头至测头发出信号，记录下此时的机床Y轴机械坐标；

10)沿机床Y轴负向移动测头至测头发出信号，记录下此时的机床Y轴机械坐标；

11)计算步骤9)与步骤10)记录的Y轴机械坐标平均值；

12)沿机床Y轴正向移动测头至步骤11)计算的Y轴机械坐标平均值；

13)沿机床X轴正向移动测头至测头发出信号，记录下此时的机床X轴机械坐标；

14)沿机床X轴负向移动测头至测头发出信号，记录下此时的机床X轴机械坐标；

15)计算步骤13)与步骤14)记录的X轴机械坐标平均值二；

16)沿机床X轴正向移动测头至步骤15)计算的X轴机械坐标平均值二；

17)沿机床Z轴正向移动测头使测头与工件保持足够的安全距离；

至此为运行编程前的准备

18)利用宏变量赋值语句设置测头报警极限宏变量值，用于发现工件定位异常。宏变量本实施例使用#500，实际使用中可使用任意未使用的宏变量；

19)利用宏变量赋值语句设置X轴补偿量宏变量值，用于调整与机床X坐标轴平行的加工坐标尺寸。宏变量本实施例使用#502，实际使用中可使用任意未使用的宏变量；

20)利用宏变量赋值语句设置Y轴补偿量宏变量值，用于调整与机床Y坐标轴平行的加工坐标尺寸。宏变量本实施例使用#503，实际使用中可使用任意未使用的宏变量；

21)设置测量坐标系原点，将步骤4)记录的Z轴机械坐标、步骤11)计算的Y轴机械坐标平均值和步骤15)计算的X轴机械坐标平均值二，以G10L2P6XxxYxxZxx(其中X、Y、Z后的xx分别表示步骤15的X轴机械坐标平均值二、步骤11的Y轴机械坐标平均值、步骤4的Z轴机械坐标)格式写入测量坐标系G59；

22)设置测头刀长值。本实施例的测头为1号刀，实际运用时根据实际使用刀具进行设定；

23)设置加工刀具刀长值。本实施例以T02钻头和T03铰刀为例进行举例，实际运用时根据实际使用刀具进行设定；

24)设置测头进入时的X、Y轴绝对坐标，为了使测头进入时的机械坐标与基准件的机械坐标一致，X、Y轴绝对坐标必须设置成X0.0Y0.0；

25)执行主程序；

26)主程序调用宏程序，并注明各变量赋值，调用子程序进行测量。本实施例通过宏程序调用指令G65；

至此为主程序(加工程序)的内容

主程序的编程如下：

27)执行子程序，测头自动进行测量，并通过编程利用宏变量记录下测头沿X轴正向、X轴负向、Y轴正向、Y轴负向移动时，信号发出时的绝对坐标；

28)通过宏程序运算，计算测头沿X轴正向移动与沿X轴负向移动，信号发出时的X轴绝对坐标的平均值(即待加工件顶尖孔中心的X轴绝对坐标)。本实施例将其值赋值给宏变量#104，实际运用中可使用任何未使用的宏变量；

29)通过宏程序运算，计算测头沿Y轴正向移动与沿Y轴负向移动，信号发出时的Y轴绝对坐标的平均值(即待加工件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标)。本实施例将其值赋值给宏变量#110，实际运用中可使用任何未使用的宏变量；

30)通过宏程序运算，比较待加工件顶尖孔中心的X轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的X轴绝对坐标的差值。本实施例将其值赋值给宏变量#105，实际运用中可使用任何未使用的宏变量；

31)通过宏程序运算，比较待加工件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标的差值。本实施例将其值赋值给宏变量#111，实际运用中可使用任何未使用的宏变量；

32)通过宏程序运算，判断待加工件顶尖孔中心的X轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的X轴绝对坐标的差值#105的绝对值与步骤18)设定设置测头报警极限宏变量值#500的大小，如果#105的绝对值大于测头报警极限宏变量#500的值则发出报警，如果#105的绝对值不大于测头报警极限宏变量#500的值则执行后续步骤；

33)通过宏程序运算，判断待加工件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标的差值#111的绝对值与步骤18)设定设置测头报警极限宏变量值#500的大小，如果#111的绝对值大于测头报警极限宏变量#500的值则发出报警，如果#111的绝对值不大于测头报警极限宏变量#500的值则执行后续步骤；

至此为子程序(测量程序)的内容

子程序的编程如下：

由于不同机床的M代码和系统变量并不完全相同，使用本程序时，需根据机床说明书对程序中的M代码和系统变量进行更改；

34)通过程序运算，计算出待加工件顶尖孔中心的X轴机械坐标，计算格式为#5321+#104；

35)通过程序运算，计算出待加工件顶尖孔中心的Y轴机械坐标，计算格式为#5322+#110；

36)通过宏程序编程，将步骤34)和35)计算的待加工件顶尖孔中心的X轴机械坐标与Y轴机械坐标，赋值给加工坐标系G54，格式为G90G10L2P1X[#5321+#104]Y[#5322+#110]；

37)设置加工坐标系G54沿X轴偏移语句，格式为#5221＝#5221+#502；

38)设置加工坐标系G54沿Y轴偏移语句，格式为#5222＝#5222+#503；

39)如果因夹具磨损等原因导致步骤32)或步骤33)发出测量值超差报警，则执行步骤3)-17)以及21)；

40)如果工件加工坐标尺寸超差，则根据超差方向与大小，调整#502和(或)#503的值。

本编程方法先为测量和加工各设置一个坐标系(测量坐标系和加工坐标系)，执行程序前先移动坐标轴，记录测头与中心孔接触时(即测头信号发出时)的机械坐标，然后计算顶尖孔中心位置的机械坐标，然后将顶尖孔中心位置的机械坐标写入程序中的测量坐标系赋值语句，在测头测量后，通过宏程序编程运算，计算出待加工件顶尖孔中心位置的绝对坐标，并比较待加工件与基准件顶尖孔中心位置的绝对坐标之差，如果超出设定极限则报警，如果未超出设定极限则通过宏程序运算计算出待测件顶尖孔中心位置的机械坐标，然后通过宏程序编程将该机械坐标作为加工坐标系的原点，最后通过宏编程在加工坐标系赋值语句之后再增加一坐标系偏移语句，用于调整加工尺寸，具有尺寸调整与测头测量值调整独立无相互作用而且调整简便的优点，每次只需要调整程序中一处数值即可，克服了现有编程方法调整复杂，易忽视或调错相互作用尺寸而导致加工尺寸超差的隐患。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种Fanuc系统用测头进行孔基准找正的编程方法，其特征在于：所述编程方法包括以下步骤：

运行编程前的准备，包括：

选定测量坐标系和加工坐标系，并在机床上安装测头和基准件；

移动测头至目视其沿机床Z轴方向在基准件的顶尖孔中间部位，记录下此时的Z轴机械坐标；

分别沿机床X轴正向和负向移动测头至测头发出信号，根据两次记录的X轴机械坐标计算X轴机械坐标平均值一，之后移动测头至X轴机械坐标平均值一；

分别沿机床Y轴正向和负向移动测头至测头发出信号，根据两次记录的Y轴机械坐标计算Y轴机械坐标平均值，之后移动测头至Y轴机械坐标平均值；

再次沿机床X轴正向和负向移动测头至测头发出信号，根据两次记录的X轴机械坐标计算X轴机械坐标平均值二，之后移动测头至X轴机械坐标平均值二；

沿机床Z轴方向移动测头至与基准件保持安全距离；

主程序的内容，包括：

利用宏变量赋值语句设置测头报警极限宏变量值，用于发现工件定位异常；

利用宏变量赋值语句设置X轴补偿量宏变量值，用于调整与机床X坐标轴平行的加工坐标尺寸；

利用宏变量赋值语句设置Y轴补偿量宏变量值，用于调整与机床Y坐标轴平行的加工坐标尺寸；

设置测量坐标系原点，将Z轴机械坐标、Y轴机械坐标平均值和X轴机械坐标平均值二写入测量坐标系；

设置测头刀长值、加工刀具刀长值和测头进入时的X、Y轴绝对坐标，其中，X、Y轴绝对坐标设置成（0.0，0.0）；

执行主程序，主程序调用宏程序，并注明各变量赋值，调用子程序进行测量；

子程序的内容，包括：

执行子程序，测头自动进行测量，并通过编程利用宏变量记录下测头沿X轴正向、X轴负向、Y轴正向和Y轴负向移动时，信号发出时的绝对坐标；

通过宏程序运算，计算测头沿X轴正向移动与沿X轴负向移动，信号发出时的X轴绝对坐标的平均值；

通过宏程序运算，计算测头沿Y轴正向移动与沿Y轴负向移动，信号发出时的Y轴绝对坐标的平均值；

通过宏程序运算，比较待加工件顶尖孔中心的X轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的X轴绝对坐标的差值；

通过宏程序运算，比较待加工件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标的差值；

通过宏程序运算，判断待加工件顶尖孔中心的X轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的X轴绝对坐标的差值的绝对值与之前设置的测头报警极限宏变量值的大小，如果该绝对值大于测头报警极限宏变量则发出报警，如果该绝对值不大于测头报警极限宏变量则执行后续步骤；

通过宏程序运算，判断待加工件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标与基准件顶尖孔中心的Y轴绝对坐标的差值的绝对值与之前设置的测头报警极限宏变量值的大小，如果该绝对值大于测头报警极限宏变量则发出报警，如果该绝对值不大于测头报警极限宏变量则执行后续步骤；

通过宏程序运算，计算出待加工件顶尖孔中心的X轴机械坐标和Y轴机械坐标，并赋值给加工坐标系；

分别设置加工坐标系沿X轴偏移语句和加工坐标系沿Y轴偏移语句；

如果发出报警则重新执行运行编程前的准备以及设置测量坐标系原点，将Z轴机械坐标、Y轴机械坐标平均值和X轴机械坐标平均值二写入测量坐标系；

如果工件加工坐标尺寸超差，则根据超差方向与大小调整X轴补偿量宏变量值和/或Y轴补偿量宏变量值。