CN107991994A - 一种不定心装夹的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种不定心装夹的加工方法，通过对程序原点的位移补偿，确保变化过程中程序原点与零件体之间的空间位置正确，步骤为：利用在线测量技术确定任意位置的零件中心；根据零件中心实现程序原点追踪，计算出零件角度变化时所对应的偏移量；依据偏移量对程序原点进行相应补偿；原点补偿值自动补偿入程序，完成后续加工。本发明方法可使零件在工作台上随意放置，仅保证基准孔在Z轴正向附近即可，完成零件在工作台上的固定压紧，进一步成加工，直接提升机床利用率，降低人为参与率并消除人为失误因素。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械制造技术，具体为一种不定心装夹的加工方法。
背景技术
大型数控加工中心多为制造业大国生产，机床设备配备各项前沿加工模块，现阶段工厂对于这些前沿加工模块应用极少，这对于加工设备来说是一种极大的浪费；刀具矢量变化类加工必须确保零件旋转中心与工作台中心完全重合才可以完成加工，若不重合在零件转动过程中零件体与程序原点间出现位移偏差情况，导致所有的加工程序失效引起零件超差，因此装夹局限性极大，装夹效果要求极高，当出现中心偏差时零件的加工质量难以保证。
发明内容
针对现有机加工时装夹出现中心偏差时零件加工质量难以保证等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可实现任意位置的零件中心确定、实现正确位置上的刀具加工的不定心装夹的加工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种不定心装夹的加工方法，通过对程序原点的位移补偿，确保变化过程中程序原点与零件体之间的空间位置正确，步骤为：
利用在线测量技术确定任意位置的零件中心；
根据零件中心实现程序原点追踪，计算出零件角度变化时所对应的偏移量；
依据偏移量对程序原点进行相应补偿；
原点补偿值自动补偿入程序，完成后续加工。
利用在线测量技术确定任意位置的零件中心为：
通过在线测量技术测量得到零件中心及角向信息；
机床依据角向信息反馈数据将零件实际角向旋转，使其与Z轴正向平行；
将零件实际回转中心点位以参数R1、R2的形式输出，其中R1为零件移动后程序原点需要补偿的横向距离，R2为零件移动后程序原点需要补偿的纵向距离。
根据零件中心实现程序原点追踪为：
补偿程序原点变化前后的位移量，借助数学模型将位移关系公式化；
转换入程序计算出角度变化时所对应的偏移量；
依据偏移量对程序原点进行相应补偿。
于位移关系公式为：
其中，R1为零件移动后程序原点需要补偿的横向距离，R2为零件移动后程序原点需要补偿的纵向距离，a为初始位置相对于工作台中心的纵向距离，b为初始位置相对于工作台中心的横向距离，α为零件旋转角度。
建立位移关系公式需满足以下条件：
几何关系式应允许零件及其角向零度在任意位置进行摆放；
零件位置首次变化后程序原点与零件起始位置程序原点的几何关系适用于零件位置再次变化后程序原点与零件起始位置程序原点二维几何关系；
待加工区域角向在0°-180°与在-180°-0°范围内的二维几何关系一致；
零件在工作台二维平面的X-Z坐标系下的任意象限内的二维几何关系一致；
最终的二维几何算法要体现零件后一点位移对前一位移的空间方向性位置关系。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明方法可使零件在工作台上随意放置，仅保证基准孔在Z轴正向附近即可，完成零件在工作台上的固定压紧；不需要将零件的旋转中心与工作台中心进行重合，同时也不需要将摆放后的零件上任意点位置反馈给编程人员再进行数控程序准备及输出工作，零件处于工作台的任意位置，完成加工，直接提升机床利用率，降低人为参与率并消除人为失误因素。
2.本发明允许在设备外辅工作台上进行简单方向性固定装夹，对装夹定心过程可以完全忽略，大幅降低了装夹难度或工作强度，随后即可直接调入设备内进行加工，节省了每一次加工前装夹找正工作对于设备的无效占用，保证了设备内部加工不停滞，大幅提高了利用率，同时将实现单工位多零件的加工方式，改变以往单工位零件加工的传统方式，使零件的产出率得以有效提升，并且在线测量技术将进一步实现零件的深度无人干预加工。
2.应用本发明方法可实现在每次零件加工前节省装夹找正时间2.5h,一日24h平均进行3台零件加工，节省的装夹时间将应用于零件生产，创造新增设备利用价值。创造价值：2.5h/台(每台创造的新增加工时间)*3台/天*365天*49元/h＝134137.5元。
附图说明
图1为本发明中零件位置、程序原点以及工作台中心位置示意图；
图2为本发明中数控设备工作台中心与零件旋转中心重合状态示意图；
图3为本发明中数控设备工作台中心与零件旋转中心非重合状态示意图；
图4为本发明中数控设备工作台中心与零件旋转中心非重合且工作台旋转状态示意图；
图5为本发明中数控程序格式示意图。、
其中，1为零件初始位置，2为零件移动后位置，3为零件初始位置程序原点，4为零件移动后位置程序原点，5为工作台中心，6为数控设备工作台，7为数控设备工作台旋转后位置，8为零件，9为角向基准，10为零件旋转中心，
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明一种不定心装夹的加工方法，通过对程序原点的位移补偿，确保变化过程中程序原点与零件体之间的空间位置正确，步骤为：
利用在线测量技术确定任意位置的零件中心；
根据零件中心实现程序原点追踪，计算出零件角度变化时所对应的偏移量；
依据偏移量对程序原点进行相应补偿；
原点补偿值自动补偿入程序，完成后续加工。
本发明中，角度变化规律要满足无论零件在何位置进行摆放，其理论旋转角度不受位置差影响，即当零件整体绕着工作台旋转理论角度时，旋转效果保持一致。
利用在线测量技术确定任意位置的零件中心为：通过在线测量技术测量得到零件中心及角向信息；
机床依据角向信息反馈数据将零件实际角向旋转，使其与Z轴正向平行；
将零件实际回转中心点位以参数R1、R2的形式输出，其中R1为零件移动后程序原点需要补偿的横向距离，R2为零件移动后程序原点需要补偿的纵向距离，如图1所示。
本实施例中，为实现机床找到任意位置零件回转中心，引入在线测量技术当零件调入设备内部后，应用在线测量技术测量得到零件中心及角向信息。机床依据反馈数据将零件实际角向旋转与Z轴正向平行。将零件实际回转中心点位以参数R1、R2的形式输出。上述过程完成对偏置零件位置的确认。
根据零件中心实现程序原点追踪为：
补偿程序原点变化前后的位移量，借助数学模型将位移关系公式化；
转换入程序计算出角度变化时所对应的偏移量；
依据偏移量对程序原点进行相应补偿。
本实施例中，为完成刀轴对铣削表面的跟随加工，必须实现程序原点追踪，追踪必须通过补偿程序原点变化前后的位移量才能得以实现。借助数学模型可以将位移关系公式化，再转换入程序后计算出角度变化时所对应的偏移量，依据偏移量对程序原点进行相应补偿。
本发明采用的位移关系公式为：
其中，R1为零件移动后程序原点需要补偿的横向距离，R2为零件移动后程序原点需要补偿的纵向距离，a为初始位置相对于工作台中心的纵向距离，b为初始位置相对于工作台中心的横向距离，α为零件旋转角度。
使用上述公式需满足以下几个条件：
几何关系式应允许零件及其角向零度在任意位置进行摆放；
零件位置首次变化后程序原点与零件起始位置程序原点的几何关系适用于零件位置再次变化后程序原点与零件起始位置程序原点二维几何关系；
待加工区域角向在0°-180°与在-180°-0°范围内的二维几何关系一致；
零件在工作台二维平面的X-Z坐标系下的任意象限内的二维几何关系一致；
最终的二维几何算法要体现零件后一点位移对前一位移的空间方向性位置关系。
本实施例在编程过程中保持零件与程序原点的习惯关系，按照以往的加工经验进行设置无需考虑使用该方法后的条件要求。
在生成程序代码的过程中，将补偿关系式以宏程序的形使进行调取，同时必须保证在每个转工作台指令前进行一次调取，该宏程序在获得必要的数据之后将提供给数控程序原点的补偿竖值，上述补偿过程均由数控程序自动完成，用户确保程序格式即可，具体格式如图5所示。
操作者在装夹零件时可以将零件任意位置摆放，包括如图2～4所示的三种典型状态，其中图2数控设备工作台中心与零件旋转中心重合状态，图3为数控设备工作台中心与零件旋转中心非重合状态，图4为本发明中数控设备工作台中心与零件旋转中心非重合且工作台旋转状态；而后利用在线测量技术，按要求对程序原点进行找正，找正后的原点数值以及程序中的工作台旋转角度，将作为补偿宏程序的必要输入数据被宏程序自动调取，计算结果即原点补偿值自动补偿入程序，完成后续加工。
本发明方法可使零件在工作台上随意放置，仅保证基准孔在Z轴正向附近即可，完成零件在工作台上的固定压紧；零件处于工作台的任意位置，完成加工，直接提升机床利用率，降低人为参与率并消除人为失误因素。
Claims (5)
1.一种不定心装夹的加工方法，其特征在于：通过对程序原点的位移补偿，确保变化过程中程序原点与零件体之间的空间位置正确，步骤为：
利用在线测量技术确定任意位置的零件中心；
根据零件中心实现程序原点追踪，计算出零件角度变化时所对应的偏移量；
依据偏移量对程序原点进行相应补偿；
原点补偿值自动补偿入程序，完成后续加工。
2.根据权利要求1所述的不定心装夹的加工方法，其特征在于利用在线测量技术确定任意位置的零件中心为：
通过在线测量技术测量得到零件中心及角向信息；
机床依据角向信息反馈数据将零件实际角向旋转，使其与Z轴正向平行；
将零件实际回转中心点位以参数R1、R2的形式输出，其中R1为零件移动后程序原点需要补偿的横向距离，R2为零件移动后程序原点需要补偿的纵向距离。
3.根据权利要求1所述的不定心装夹的加工方法，其特征在于根据零件中心实现程序原点追踪为：
补偿程序原点变化前后的位移量，借助数学模型将位移关系公式化；
转换入程序计算出角度变化时所对应的偏移量；
依据偏移量对程序原点进行相应补偿。
4.根据权利要求1所述的不定心装夹的加工方法，其特征在于位移关系公式为：
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</mrow>
其中，R1为零件移动后程序原点需要补偿的横向距离，R2为零件移动后程序原点需要补偿的纵向距离，a为初始位置相对于工作台中心的纵向距离，b为初始位置相对于工作台中心的横向距离，α为零件旋转角度。
5.根据权利要求4所述的不定心装夹的加工方法，其特征在于建立位移关系公式需满足以下条件：
几何关系式应允许零件及其角向零度在任意位置进行摆放；
零件位置首次变化后程序原点与零件起始位置程序原点的几何关系适用于零件位置再次变化后程序原点与零件起始位置程序原点二维几何关系；
待加工区域角向在0°-180°与在-180°-0°范围内的二维几何关系一致；
零件在工作台二维平面的X-Z坐标系下的任意象限内的二维几何关系一致；
最终的二维几何算法要体现零件后一点位移对前一位移的空间方向性位置关系。
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