触发式测头在确定工件坐标系中的应用

　　0　引言

　　数控加工工艺的制定是一个复杂的过程,其中工件毛坯在工作台上的坐标系找正是一个十分重要的问题,它将会直接影响到工件的整体加工质量。传统的试切方法可以确定工件坐标系,但它存在如下一些缺点:

　　(1)受操作人员主观因素影响,精度不易保证;

　　(2)会对工件毛坯造成破坏;

　　(3)与数控加工整体的自动化程度不协调,影响数控加工的效率。

　　触发式测头在加工中心上的应用,有效准确地确定了工件坐标系,从根本上改观了试切方式的笨拙与粗糙,它由程序自动控制,精度得以保证;不会对毛坯造成破坏;检测过程实现了自动化,从整体上提高了数控加工效率。

　　1　加工中心在线检测系统

　　触发式测头作为加工中心一个附件放在刀库中,与刀具具有相同的管理。在需要进行检测时,加工中心自动从主轴上卸下刀具,换上测头,进行检测工作;检测完毕,再从主轴上卸下测头,换上刀具,继续进行加工。三坐标立式加工中心和触发式测头组成的在线检测系统如图1所示。

　　2　工件坐标系的确定

　　为确定工件坐标系,需要进行下面的工作。

　　2·1　工件找正

　　到目前为止,工件的找正主要靠手工来完成,效率低,精度低。利用触发式测头,调用找正宏程序,实现了对工件的自动找正。其找正原理如图2所示,

　　用测头对工件一个面上同一个高度上的两点进行测量,记下坐标值(X1,Y1)、(X2, Y2),计算出工件和当前状态坐标系的偏移角度α=arctan((Y2-Y1) /(X2-X1))。测量宏程序流程如图3所示,然后再调用机床指令G68进行偏转。

　　2·2　工件坐标系坐标原点的确定

　　根据图纸选择工件坐标系原点的设置位置。理论上,坐标原点可设定在零件图纸的任意位置上,但方便起见,一般工件坐标系原点的设置有如图4所示的3种情况。下面分别介绍这3种情况下坐标原点设置的方法,其中图(b)可看作是图(a)的一个特例,即a=0, b=0。

　　(1)图4(a)、(b)的测量原理整个测量过程由程序控制自动连续完成,首先将测头移至接近工件点A的位置,然后通过测量点A相邻3个平面的位置确定出点A的位置,在加上一个偏移值(-a,-b)得到一点并将其设为工件坐标系原点。检测流程图如图5所示,其中涉及4个参数X、Y、I、J。

　　I、J分别表示坐标原点与测得的点A的偏移量;

　　参数的赋值应以保证测头能顺利接触到3个平面,又不影响测量效率为原则,即X>0, Y>0。

　　(2)图4(c)的测量原理

　　首先将测头置于孔内,测量孔,得到孔的中心及半径,并将孔中心设为工件坐标系原点。其中涉及参数R、X。