CN114378637A - 用于cnc精度控制的在线测量方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于CNC精度控制的在线测量方法、系统及存储介质,涉及CNC精度控制技术领域。具体步骤包括如下:建立机床传动副坐标系;探测夹具零点位置补偿进所述机床传动副坐标系,得到第一坐标系;建立工件坐标系;探测工件基准位置补偿进所述工件坐标系,得到第二坐标系;将所述第一坐标系和所述第二坐标系合为加工坐标系。本发明采用探针来实现对工件、夹具的位置探测,以及使用PLC控制来得到主轴信息,在实现对夹具精准位置探测的同时降低成本,满足了发动机缸盖批量生产稳定性的要求。
Description
技术领域
本发明涉及CNC精度控制技术领域,更具体的说是涉及一种用于CNC精度控制的在线测量方法、系统及存储介质。
背景技术
计算机数控(CNC)机床常用于制造物品,需要使用机加工工艺。坐标系用来将CNC机床编程用于机加工工艺,且坐标系的中心与CNC机床工作台的中心点相关联。
为了使CNC加工生产率最大化,固定装置可以用于使每个零件与机床工作台对齐。固定装置允许具有不同的定位和夹紧配置的零件在相同的机床工作台中心处被加工。当固定装置被安装到工作台上,可能不会完美地对齐,例如,由于碎片或其它定位误差。
在现有机床的精度控制中,更多偏向于机床硬件,包括丝杆、主轴、电机等在内的传动部件本身的精度来控制;此外,Marposs厂家也推出了自家的在线测量系统,使用自家定义的程序和硬件来对机床的加工精度进行控制。但是为了适应大规模工件生产加工的需求,使用上述方法成本较高,所以,对本领域技术人员来说,如何实现对夹具精准位置探测的同时降低成本,是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种用于CNC精度控制的在线测量方法、系统及存储介质,能够实现对夹具精准位置探测的同时降低成本,满足了发动机缸盖批量生产稳定性的要求。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一方面,提供一种用于CNC精度控制的在线测量方法,具体步骤包括如下:
建立机床传动副坐标系;
探测夹具零点位置补偿进所述机床传动副坐标系,得到第一坐标系;
建立工件坐标系;
探测工件基准位置补偿进所述工件坐标系,得到第二坐标系;
将所述第一坐标系和所述第二坐标系合为加工坐标系。
可选的,以机床零点为中心建立所述机床传动副坐标系。
可选的,利用探针探测所述夹具零点位置,获取当前机床主轴和Z轴的位置,然后与理论位置进行差值运算,得到偏差值,将所述偏差值补偿进所述机床传动副坐标系。
可选的,对所述偏差值实行安全保护,所述偏差值不能大于设定阈值。
可选的,以夹具零点为中心建立所述工件坐标系。
可选的,在所述加工坐标系的基础上,根据不同的工件姿态形成不同的子加工坐标系,将不同工件姿态子坐标系下的补偿值录入,在加工程序中调取子坐标系代码进行精度校准。
另一方面,提供一种用于CNC精度控制的在线测量系统,包括依次连接的机床坐标系建立模块、第一补偿模块、工件坐标系建立模块、第二补偿模块、加工坐标系建立模块;其中,
所述机床坐标系建立模块,用于建立机床传动副坐标系;
所述第一补偿模块,用于探测夹具零点位置补偿进所述机床传动副坐标系,得到第一坐标系;
所述工件坐标系建立模块,用于建立工件坐标系;
所述第二补偿模块,用于探测工件基准位置补偿进所述工件坐标系,得到第二坐标系;
所述加工坐标系建立模块,用于将所述第一坐标系和所述第二坐标系合为加工坐标系。
最后,提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种用于CNC精度控制的在线测量方法的步骤。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种用于CNC精度控制的在线测量方法、系统及存储介质,使用探针对产品基准进行探测,而后补偿进行加工,将补偿值输入到机床坐标系中,不同工件仅需新增NC程序即可;将探针当做机床上的刀具来使用,每次加工前,按照刀具的调用方法使用探针即可实现自动化运行和换型,自动化,柔性化较好,仅需增加坐标程序即可实现多品种共用;由于采用的是探测产品基准后进行加工,对托盘的定位夹具精度要求进行了降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法流程图;
图2为本发明的机床结构图;
图3为本发明的系统结构图;
其中,1为X轴、2为Y轴、3为Z轴、4为A轴、5为C轴、6为B轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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。
本发明实施例1公开了一种用于CNC精度控制的在线测量方法,如图1所示,具体步骤包括如下:
S1、建立机床传动副坐标系;
S2、探测夹具零点位置补偿进机床传动副坐标系,得到第一坐标系;
S3、建立工件坐标系;
S4、探测工件基准位置补偿进工件坐标系,得到第二坐标系;
S5、将第一坐标系和第二坐标系合为加工坐标系。
进一步的,以机床零点为中心建立机床传动副坐标系。如图2所示为机床结构图,机床分为A轴、B轴和AB轴;以下以AB轴示意,A、B轴为AB轴中保留一个旋转轴所得。机床有X、Y、Z三个直线运动副,A、B轴为旋转轴,分别以X、Y轴为旋转矢量方向所得;AB轴为B轴安装在A轴上形成的。
通过G10L2P6X(或YZAB)将XYZAB轴从机械零点建立到机床旋转轴的中心,本系统设置为G59。(G59为坐标系代号,使用中直接使用代号即可)
进一步的,探测机床夹具零点进行补偿。通过G31X#坐标值Y#坐标值F#进给值,将探针往坐标值点以一定的进给值移动,触碰引起探针发射信号,让接收器接收信号,并传输给PLC,获取当前机床主轴和Z轴的位置,然后与理论位置进行差值运算;得到偏差值。需要说明的是,探针触碰工件的速度以及接触的时间均需根据实际情况进行稳定性分析。此外,对探测销孔和面、点等不同的表面,孔类的可分为探测三点、四点,来进行函数运算得到补偿值,面、点可分为探测两点、三点等来取均值。在实际编写程序中,还需与时间一起将补偿值存储到机床内部,方便后续数据的查阅,以及补偿值大小等安全性方面的限定,包括补偿值过大,探针无反应等等实际过程中会出现的情况,针对性的编写提示性报警程序。
进一步的,将第二步得到的第一坐标系加上机床传动副坐标系到工件基准的理论值,建立新的坐标系,即工件坐标系,在本实施例中设置为G56。
进一步的,探测工件基准位置补偿进工件坐标系,得到第二坐标系。具体步骤与第二步类似,通过G31X#坐标值Y#坐标值F#进给值,将探针往坐标值点以一定的进给值移动,触碰引起探针发射信号,让接收器接收信号,并传输给PLC,获取当前机床主轴和Z轴的位置,然后与理论位置进行差值运算,得到偏差值。
更进一步的,对偏差值实行安全保护,偏差值不能大于设定阈值。
进一步的,将第一坐标系和第二坐标系合为加工坐标系。在加工坐标系上,根据不同的工件姿态可以自动调用子坐标系的计算公式,只需提前对AB轴的角度进行定义即可。
具体的,在实际应用过程本发明方法的算例如下:
步骤一、将G59的坐标原点设置成X0Y0Z0,且AB轴为0°;
步骤二、设置G59坐标下,探测孔的XY轴数值:
1)探针移动到XY轴的起测点;G0X#14616Y#14617H1(#14616Y#14617分别为起测点的名义值,H1为刀补;
2)设置探针开始探测的终点;#32=[COS[#6]]*#2;(#32为X轴的终测点,#6为孔的探测角度,#2为探测终点到起测点的距离);#33=[SIN[#6]]*#2;(#33为Y轴的终测点,#6为孔的探测角度,#2为探测终点到起测点的距离);
3)进行探测,从起测点按照一定速度移动到终测点,获取第一个点的X轴值,获取第一个点的Y轴值;
4)以#6=45°+120°和#6=45°+120°+120°重复2)3),分别得到一个孔上的三个点的XY值,分别是#11,#12,#13和#21,#22,#23;
5)进行求偏差求解;计算得到Y的偏差值:#194=[[[[-POW[#11,2]+POW[#12,2]-POW[#21,2]+POW[#22,2]]/[#12-#11]]-[[-POW[#11,2]+POW[#13,2]-POW[#21,2]+POW[#23,2]]/[#13-#11]]]/[[[#22-#21]/[#12-#11]]-[[#23-#21]/[#13-#11]]]]/2;计算得到X的偏差值:#193=[[[-POW[#11,2]+POW[#12,2]-POW[#21,2]+POW[#22,2]]/[#12-#11]]-[[2*#194*[#22-#21]]/[#12-#11]]]/2;将偏差值赋给#11:#11=#191;将偏差值赋给#12:#12=#192;
6)探针移动到Z轴的起测点;
a)G0X[#14616+#14648+#14667]Y[#14617+#14649-#14667]
b)G0Z[#14618+4]
7)设置探针开始探测的终点;
a)#2=#1+#188(#2为Z轴的终测点,#1起测点的位置,#188为探测终点到起测点的距离。)
8)进行探测;
a)G31Z#2F#177
9)得到偏差值;
a)#191=[#_ABSKP[AXNUM[Z]]]
b)#13=#191(将偏差值赋给#13)
10)将偏差值#11,#12,#13分别赋给#14434,#14435,#14436并补偿进第一坐标系;
a)#21=690.00+#14434(690为机械零点到夹具零点的距离)
b)#22=250.00+#14435(250为机械零点到夹具零点的距离)
c)#23=-120.0+#14436(-120为机械零点到夹具零点的距离)
步骤三、将补偿后的第一坐标系的数值输入计算文件中,建立工件坐标系,在本实施例中,工件坐标系为G56,工件坐标系中,探测工件基准时,工作的B轴为0。
步骤四、探测工件基准位置补偿进工件坐标系,得到第二坐标系。具体步骤与步骤二一样,最后得到#511,#512,#513,分别是XYZ轴的补偿值。
步骤五、将第一坐标系和第二坐标系合为加工坐标系:1)#11=-451.5+222.30+42.2+#501+#511;2)#12=-4.300+175.70+#502+#512;3)#13=12.000-79.600+#503+#513;4)#21=690.00+#14434;5)#22=250.00+#14435;6)#23=-120.0+#14436
步骤六、生成子坐标系;根据不同的实际加工出来工件的测量结果,对XYZ轴进行补偿,分别补偿进#1,#2,#3,加工时直接引用代码。
每个坐标系都会有一定的偏差,这些偏差值的录入是交由现场加工人员进行更改的补偿程序。在加工程序里,直接调用对应代号即可。
在产品图纸要求上,是以1010(C基准)、1019(D基准),以及1000面(B基准),也就是一面两销作为基准的。为了保证其它特征相对于BCD基准的几何公差要求,单靠机床的传动部件的精度,对环境温度的变化、热胀冷缩所影响的位置变化,以及单个工序并联,多个工序串联的产线布局结构,几何公差的波动较大,对过程能力指数的满足具有较高的挑战性。
OP40多个机床加工的工件到OP50某台机床上加工,OP40多个机床加工的工件具有一定的偏差,而OP50某台机床的机床坐标系理论位置是固定不变的,实际位置会受OP50机床温度变化所带来的传动部件的误差影响。因此,使用探针编写在线测量系统,在加工之前,对工件的BCD基准进行探测,然后补偿进入机床坐标系中,就显得有必要了。
另一方面,本发明实施例2提供一种用于CNC精度控制的在线测量系统,如图3所示,包括依次连接的机床坐标系建立模块、第一补偿模块、工件坐标系建立模块、第二补偿模块、加工坐标系建立模块;其中,
机床坐标系建立模块,用于建立机床传动副坐标系;
第一补偿模块,用于探测夹具零点位置补偿进机床传动副坐标系,得到第一坐标系;
工件坐标系建立模块,用于建立工件坐标系;
第二补偿模块,用于探测工件基准位置补偿进工件坐标系,得到第二坐标系;
加工坐标系建立模块,用于将第一坐标系和第二坐标系合为加工坐标系。
最后,提供一种计算机存储介质,计算机存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现一种用于CNC精度控制的在线测量方法的步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种用于CNC精度控制的在线测量方法,其特征在于,具体步骤包括如下:
建立机床传动副坐标系;
探测夹具零点位置补偿进所述机床传动副坐标系,得到第一坐标系;
建立工件坐标系;
探测工件基准位置补偿进所述工件坐标系,得到第二坐标系;
将所述第一坐标系和所述第二坐标系合为加工坐标系。
2.根据权利要求1所述的一种用于CNC精度控制的在线测量方法,其特征在于,以机床零点为中心建立所述机床传动副坐标系。
3.根据权利要求1所述的一种用于CNC精度控制的在线测量方法,其特征在于,利用探针探测所述夹具零点位置,获取当前机床主轴和Z轴的位置,然后与理论位置进行差值运算,得到偏差值,将所述偏差值补偿进所述机床传动副坐标系。
4.根据权利要求3所述的一种用于CNC精度控制的在线测量方法,其特征在于,对所述偏差值实行安全保护,所述偏差值不能大于设定阈值。
5.根据权利要求1所述的一种用于CNC精度控制的在线测量方法,其特征在于,以夹具零点为中心建立所述工件坐标系。
6.根据权利要求1所述的一种用于CNC精度控制的在线测量方法,其特征在于,在所述加工坐标系的基础上,根据不同的工件姿态形成不同的子加工坐标系,将不同工件姿态子坐标系下的补偿值录入,在加工程序中调取子坐标系代码进行精度校准。
7.一种用于CNC精度控制的在线测量系统,其特征在于,包括依次连接的机床坐标系建立模块、第一补偿模块、工件坐标系建立模块、第二补偿模块、加工坐标系建立模块;其中,
所述机床坐标系建立模块,用于建立机床传动副坐标系;
所述第一补偿模块,用于探测夹具零点位置补偿进所述机床传动副坐标系,得到第一坐标系;
所述工件坐标系建立模块,用于建立工件坐标系;
所述第二补偿模块,用于探测工件基准位置补偿进所述工件坐标系,得到第二坐标系;
所述加工坐标系建立模块,用于将所述第一坐标系和所述第二坐标系合为加工坐标系。
8.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任意一项所述的一种用于CNC精度控制的在线测量方法的步骤。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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