五面体龙门机床立卧头坐标转换宏程序解析

．拦旦主持　童夔冬　五面体龙门机床立卧头坐标转换　宏程序解析　大连机床集团有限责任公司　（辽宁　１　１　６０２２）　杨晗　近年来，核电、风力发电、铁路等行业的发展　迅速。大型结构件加工效率和加工精度成为制约行　业发展的瓶颈。五面体加工中心能够保证工件一次　装夹后，加工除安装底面外的五个面，兼有立式加　工中心和卧式加工中心功能，加工过程中能够保证　工件位置公差、加工精度。五面体加工中心成为解　决问题的主要手段。传统加工方法，需要多次寻找　一原理以及编制方法。　通常情况下，五面体加工中心带有一个立头和　个卧头，卧头能够通过主轴带动鼠牙盘传动，实　现每１５。的准确分度。　１．五面体机床立卧头几何尺寸标定　进行准确地标定是得到正确坐标变换的必要条　件。由于立卧头的几何尺寸存在差异以及立头与卧　坐标系，这样做费时费力又存在误差。五面体立卧　头坐标转换宏程序的应用，只需用一次寻找坐标　系，通过数控系统内部完成坐标的平移变换计算，　编程者不需要考虑立卧头尺寸的差异，利用刀尖点　编程，使加工程序简单、易懂、便于修改。充分体　现了五面体加工中心的高效率、高精度的功能。本　文介绍基于ＦＡＮＵＣ数控系统立卧坐标转换宏程序　头中心之间存在装配误差，我们可以利用百分表、　检棒、量块等量具对立卧头进行标定，需要标定的　尺寸如图１Ｎ示。　图中，＃５０１表示立头主轴端面到卧头主轴中心　轴线距离（见图ｌａ）；＃５０２表示卧头主轴端面到立　头主轴中心轴线距离（见图ｌａ）；＃５０３表示立头与　卧头中心装配不同心误差（见图１ｂ）。　Ｍ５Ｍ０　Ｘ２１３　通过多次相同加工条件下的试切可以总结出规律。　以尺寸　１５８ｈ７￣Ｈ４５。±２　圆锥面的加工为例，这两　个尺寸分为４次加工，每次走刀方向都相同（如图　４Ｎ示），直径方向每次理论上刀０．５ｍｍ，通过前３　第４刀（定寸）　Ｇ５４Ｇ９０Ｇ０Ｇ９５ＴｌＤ１　ＤＩＡＭ０Ｎ　Ｍ３Ｓ１００　Ｚ２　Ｚ一２５．５　ＧｌＸ２０９Ｆ０．３　Ｘ１５４Ｚ２　ＧＯＸ２１３　Ｍ５Ｍ３０　次加工我们可以总结出每次上刀的实际加工量，并　以此为依据，在第４次加工中将尺寸　１５８ｈ７￣Ｎ４５。±　４．结语　由于采用以上工艺方法和加工手段，该密封结　构在后续试验和生产中没有发生气体泄漏现象，满　足了设计要求，加工取得成功。我们在此次加工中　主要总结出两条经验：　２　定寸。　（２）使用标准量具和间接测量的方法，解决　高精度圆锥面在机床上的检验问题。尺寸　１５８ｈ７￣Ｄ　４５。±２　不能用通用量具直接检验，在生产中我们　使用两种尺寸的标准样柱、平尺和外径千分尺配合　（１）在零件精度要求高于数控机床精度时，　采用试切法进行加工，能够加工出合格的零件。其　原理是在保证工艺系统和各项切削参数相同的情况　下，工艺系统产生的误差和变形量是相同的，我们　进行间接检验，在不设计专用工装的同时，保证检　验数值准确可靠，为数控车削圆锥面定寸提供了依　据。ＭＩＷ　（收稿日期：２０１２０３１２）　５０　一　参磊　冷加工　ｆ　／　，　＃５０３　（ａ）　【ｂ）　图１立头与卧头标定尺寸　２．五面体机床立卧头坐标转换宏程序补偿的　算法　我们通过立头与卧头在　，面和　面上的投影　建立数学模型（见图２）。数学模型的建立，能够　帮助我们将空间向量转化为沿　、ｌ，、ｚ三个方向的　矢量，方便理解和在宏程序中进行计算补偿。０点　为使用立头寻找的坐标系的原点。角度Ｃ是卧头与　群由的正方向夹角。　　～．～　的投影　的投影　图２立头与卧头在投影面上数学模型　根据三角函数关系，可以计算出立头与卧头　在　、ｙ、ｚ三个方向几何尺寸差异的矢量值。我们　能够得到：　亨向分量：＃５０２×ｃｏｓＣ．＃５０３×ｓｉｎＣ　ｙ方向分量：＃５０３×ｃｏｓＣ一＃５０２×ｓｉｎＣ　ｚ方向分量：＃５０１　３．五面体机床立卧头坐标转换宏程序编制　为了增强加工程序的可读性，便于修改。我们　需要对工件坐标系进行旋转。统一编程坐标系的　方向，使加工面的工件坐标系平面都为“ＸＹ”平　面，如图３所示。　综上所述，基于立卧头空间角度的数学模型，　利用ＦＡＮＵＣ系统坐标平移指令“Ｇ５２”和坐标系旋　转指令“Ｇ６８”，能够编制五面体机床立卧头坐标　转换宏程序。为了方便调用，我们定义调用Ｇ代码　“Ｇ３３３”。指令格式如下：　ａｔｉｏｎ　ｙ　＾　ｚ　／、　Ｘ’’　＝ｌ８Ｏ。　图３卧头加工坐标系旋转示意图　Ｇ３３３　ｘＹ一一ｚ—一（偏心补偿生效、坐标系平移旋　转生效、刀具补偿生效）　４．五面体机床立卧头坐标转换宏程序加工实例　加工工件如图４所示。加工工艺步骤：　（１）用立头在工件的上平面中心，寻找工件　坐标系“Ｇ５５”。　（２）换卧头，将卧头旋　转到６０。的位置上。　（３）利用五面体立卧头　坐标转换宏程序，将坐标系　平移、旋转到新的坐标系原　图４工件　点，并且在新的坐标系原点钻孔，深度为３０ｍｍ。　Ｇ４０　Ｇ６９　Ｇ４９　Ｇ５５（取消所有补偿）　Ｔ１Ｍ６　（换刀）　Ｇ００　Ｃ６０　（卧头旋转￣ｌｊ６ｏ。位置）　Ｓ１０００　Ｍ３　（主轴正转）　Ｇ３３３　Ｘｌ００．Ｙ－５０．Ｚ一１００．　（调用旋转补偿程序，将坐标系　原点平￣ＸｌＯＯ．Ｙ－５Ｏ．Ｚ－ＩＯ０．位置，进行坐标系平移、旋转转　换，）　Ｇ００　Ｚ５００．　（定位ｅＵｚ５ｏｏ位置）　ｘｏ．ＹＯ．　（定位到新坐标系零点）　Ｚ１００．　（安全距离ＺＩＯ０）　Ｇ９８　Ｇ８１　Ｚ一３０．Ｒ５．Ｆ１００（￣￣ｚ－３ｏ深孔）　Ｇ８０　（取消固定循环）　Ｇ００　Ｚ５００．　（退到安全位置）　Ｇ３３４　（取消刀补、坐标转换、头补）　Ｍ５　（主轴停止）　Ｍ３０　（程序结束）　５．结语　五面体坐标转换宏程序的应用，简化了加工程　序，补偿了偏心误差，提高了工件加工精度、加工　效率，使五面体加工中心一次装夹能够自动完成多　个面的加工特点得到充分体现，并为企业带来了良　好的经济效益。ＭＷ　（收稿日期：２０１２０４１７）　参磊　冷加　５１