CN108907892B - 一种数控机床零点快速标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控机床零点快速标定方法，将千分表吸附在主轴端面上，表针压在零件外圆并转到与机床Y轴方向重合，记录此时零件A点的千分表读数D1；千分表保持不动，将工作台转动180度，记录此时零件B点的千分表读数D2；工作台保持不动，将数控机床主轴转动180度，记录此时零件A点的千分表读数D3；若D3等于D1，那么此时机床Y轴零点漂移为0，否则调整机床Y轴，通过旋转主轴重新读出千分表在零件A点和B点的读数与前值进行比较，若二者相等，此时机床的Y轴坐标值即为机床Y轴零点漂移值；按照相同的方法标定机床X轴零点漂移；本发明不需要拆除零件和工装而能够直接实现在线零点标定，方法简便、易行。

Description

一种数控机床零点快速标定方法
技术领域
本发明涉及一种数控机床的零点标定方法，属于数控机床加工控制技术领域。
背景技术
利用数控机床进行切削加工过程是一个高度复杂的过程，受到数控机床、刀具、零件、工艺方案、走刀轨迹、装夹方式、环境等多个因素交叉影响。如何控制各个影响因素，最终保障完成高质量的产品加工一直是机械加工领域众多学者的研究焦点。其中，数控机床本身精度高低是最为基本的影响因素，对所生产出来的产品质量高低起着决定作用。数控机床是实现零件产品机械加工作业的基础装备，被称作“工业母机”。在工厂生产车间通常随着数控机床安装调试完成，各坐标轴零点被设定在特定位置而在一段时间内不再调整。但由于受到实际加工中振动、温度及其他原因的影响，数控机床的零点会随着使用时间增长而出现一定的漂移现象，特别是对于直线X、Y轴，这种漂移可能达到0.02～0.03mm甚至更大。对于一般精度要求的零件而言，零点漂移的影响并不显著或者加工出的零件尺寸及形位公差仍然在公差要求范围内，但对于像闭式叶轮这类高精度要求的产品而言，零点漂移将会显著影响到加工出来的产品叶片接刀一致性，因而需要对数控机床零点进行及时的校准，以消除其对产品质量的影响、满足加工需求。
目前数控机床行业内通常采用基于标准球的方法来对机床X、Y轴进行校准。这种方法精度高，但是需要配备专用标准球，并需要占用一定的工作台空间，很多车间或者由于没有配备标准球无法进行校准，或者是由于工装和零件占用了空间而无法实现加工过程中零件在线状态的零点校准。因而非常有必要提出一种基于在线零件的数控机床零点快速校准方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种数控机床零点快速标定方法，该不需要拆除零件和工装而能够直接实现在线零点标定，不要求事先对零件外圆进行精确找正，方法简便、易行。
一种数控机床零点快速标定方法，该方法的实现步骤如下：
步骤一：将千分表吸附在主轴端面上，表针压在零件外圆并转到与机床Y轴方向重合，记录此时零件A点的千分表读数，记为D1；
步骤二、千分表位置保持不动，将工作台转动180度，记录此时零件B点的千分表读数，记为D2；
步骤三、工作台保持不动，将数控机床主轴转动180度，记录此时零件A点的千分表读数，记为D3；
步骤四、如果D3等于D1，那么此时机床Y轴零点漂移为0，否则进行步骤五；
步骤五、工作台保持不动，即C轴保持在相对于C0为180度的状态，调整机床Y轴，通过旋转主轴重新读出千分表在零件A点和B点的读数，分别记为D3’、D2’；
步骤六、计算(D3’-D2’)，并与(D1-D2)进行比较，若二者相等，此时机床的Y轴坐标值即为机床Y轴零点漂移值YP，进行步骤八，若二者不等，进行步骤七；
步骤七、重复步骤五和步骤六；
步骤八、按照与步骤一至步骤七相同的方法标定机床X轴零点漂移；
步骤九、根据标定出来的机床X、Y轴漂移数值XP、YP对数控机床零点进行补偿校准。
进一步地，当数控机床所配置的探针式测头能够实现较高的测量精度，且数控***内置圆心自动测量功能模块时，该方法可以简化为如下形式:
步骤一、调出机床探针式测头，设定测量接触点的Z坐标值并记为Z1，通过机床内置测量圆柱中心位置模块功能测得在A0C0状态下的零件中心X、Y坐标，记为X1、Y1；
步骤二、将C轴相对于C0位置旋转180度，使用测头测量此时零件中心坐标(要求测量接触点的Z坐标值仍然设定为Z1)，记为X2、Y2；
步骤三、按照下式计算机床X、Y轴零点漂移值XP、YP：
XP＝(X1+X2)/2
YP＝(Y1+Y2)/2
步骤四、根据标定出来的机床X、Y轴漂移数值XP、YP对数控机床零点进行补偿校准。
有益效果：
1、本发明的方法在操作过程中不要求拆卸零件和工装，不要求对零件外圆进行精确找正，亦不需要专用的标准球，方法简便易行、具有较高的标定效率。
2、当数控机床本身的探针测头具有较高精度时，本方法将会进一步简化机床零点校准流程，能够通过采用G代码编程来实现机床零点的自动校准，可以写成零点自动测量校准模块而内置于数控***中，本发明方法所实现的功能在自动化生产线上具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为C轴转角为0度时对零件A点指针读数示意图
图2为C轴相对于C0旋转180度时对零件A点指针读数示意图
图3为C轴相对于C0旋转180度，主轴旋转180度时指针读数示意图
其中，1—C0状态的机床工作台，2—机床Y轴方向，3—零件，4—千分表，5—零件A点，6—零件B点，7—C轴相对于C0旋转180度状态的机床工作台。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种数控机床零点快速标定方法，该方法实现的步骤如下：
步骤一、将机床转台转到A0C0位置(其中使工作台处于水平位置时的A轴角度记为A0，可以将任一C轴角度记为C0)，将千分表吸附在主轴端面上(保证千分表能够随着主轴自由旋转)，表针压在零件外圆(要求零件外圆粗糙度达到Ra1.6或更优)并转到与机床Y轴方向重合，记录此时零件A点的千分表读数，以D1表示，如附图1所示。
步骤二、千分表位置保持不动，将工作台转动180度，记录此时零件B点的千分表读数，记为D2，如附图2所示。
步骤三、工作台保持不动，轻轻将数控机床主轴转动180度，记录此时零件A点的千分表读数，记为D3，如附图3所示。
步骤四、如果D3等于D1，那么此时机床Y轴零点漂移为0，否则进行步骤五。
步骤五、工作台保持不动，即C轴保持在相对于C0为180度的状态，调整机床Y轴，通过旋转主轴重新读出千分表在零件A点和B点的读数，分别记为D3’、D2’。
步骤六、计算(D3’-D2’)，并与(D1-D2)进行比较。若二者相等(实际操作过程中，当差值小于1μm即可认为二者相等)，此时机床的Y轴坐标值即为机床Y轴零点漂移值YP进行步骤八，若二者不等，进行步骤七；
步骤七、重复步骤五和步骤六。
步骤八、按照与步骤一至步骤七相同的方法标定机床X轴零点漂移XP。
步骤九、根据标定出来的机床X、Y轴漂移数值XP、YP对数控机床零点进行补偿校准。
当数控机床所配置的探针式测头能够实现较高的测量精度，且数控***内置圆心自动测量功能模块时，该方法可以简化为如下形式:
步骤一、调出机床探针式测头，设定测量接触点的Z坐标值并记为Z1，通过机床内置测量圆柱中心位置模块功能测得在A0C0状态下的零件中心X、Y坐标，记为X1、Y1。
步骤二、将C轴相对于C0位置旋转180度，使用测头测量此时零件中心坐标(要求测量接触点的Z坐标值仍然设定为Z1)，记为X2、Y2。
步骤三、按照下式计算机床X、Y轴零点漂移值XP、YP：
XP＝(X1+X2)/2
YP＝(Y1+Y2)/2
步骤四、根据标定出来的机床X、Y轴漂移数值XP、YP对数控机床零点进行补偿校准。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种数控机床零点快速标定方法，其特征在于，该方法的实现步骤如下：
步骤一：将千分表吸附在主轴端面上，表针压在零件外圆并转到与机床Y轴方向重合，记录此时零件A点的千分表读数，记为D1；
步骤二、千分表位置保持不动，将工作台转动180度，记录此时零件B点的千分表读数，记为D2；
步骤三、工作台保持不动，将数控机床主轴转动180度，记录此时零件A点的千分表读数，记为D3；
步骤四、如果D3等于D1，那么此时机床Y轴零点漂移为0，否则进行步骤五；
步骤五、工作台保持不动，即C轴保持在相对于C0为180度的状态，调整机床Y轴，通过旋转主轴重新读出千分表在零件A点和B点的读数，分别记为D3’、D2’；
步骤六、计算(D3’-D2’)，并与(D1-D2)进行比较，若二者相等，此时机床的Y轴坐标值即为机床Y轴零点漂移值YP，进行步骤八，若二者不等，进行步骤七；
步骤七、重复步骤五和步骤六；
步骤八、按照与步骤一至步骤七相同的方法标定机床X轴零点漂移；
步骤九、根据标定出来的机床X、Y轴漂移数值XP、YP对数控机床零点进行补偿校准。
2.如权利要求1所述的数控机床零点快速标定方法，其特征在于，当数控机床所配置的探针式测头能够实现较高的测量精度，且数控***内置圆心自动测量功能模块时，该方法简化为如下形式:
步骤一、调出机床探针式测头，设定测量接触点的Z坐标值并记为Z1，通过机床内置测量圆柱中心位置模块功能测得在A0C0状态下的零件中心X、Y坐标，记为X1、Y1；
步骤二、将C轴相对于C0位置旋转180度，使用测头测量此时零件中心坐标，记为X2、Y2；
步骤三、按照下式计算机床X、Y轴零点漂移值XP、YP：
XP＝(X1+X2)/2
YP＝(Y1+Y2)/2
步骤四、根据标定出来的机床X、Y轴漂移数值XP、YP对数控机床零点进行补偿校准。
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