CN114918738A - 采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法 - Google Patents

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张永洁
徐剑
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Abstract

本发明公开了采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，包括：将测表安装在卧式加工中心的主轴上，将工件与卧式加工中心的旋转工作台配合；通过卧式加工中心读取第一位置坐标的第一横向坐标值X1以及第一纵向坐标值Z1；通过卧式加工中心读取第二位置坐标的第二横向坐标值X2以及第二纵向坐标值Z2；判断第一纵向坐标值Z1是否大于第二纵向坐标值Z2；判断结果为是，卧式加工中心使旋转工作台自动顺时针旋转的角度值为∠A；判断结果为否，卧式加工中心使旋转工作台自动逆时针旋转的角度值为∠A。本发明既能自动找正工件直线度又能提升直线度的找正效率。

Description

采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法。
背景技术
卧式加工中心中主轴的轴向与水平面平行，故而称之为“卧式”。工件在加工之前通常是放在卧式加工中心的旋转工作台上，在加工之后首先需要确定好工件的加工位置，使主轴的轴向与工件基准面上任意一条直线形成垂直的状态，否则工件加工后，会导致加工后的产品与图纸的要求不相符。
通常，在加工之前以基准面(基准面是上道工序加工时为下道工序加工所设置的)作为对象来找正相应的直线度，利于直线度来确定工件的摆放位置。
传统的找正基准面上直线度的方式为：采用人工打百分表读取工件基准面上任意两点坐标值，在获得坐标值之后，根据操作人员个人经验得出基准面与卧式加工中心的主轴是否垂直，如果不垂直，则手动控制卧式加工中心的旋转工作台旋转一个角度，而旋转角度又是通过操作人员估算得出，需要反复对直线基准打表确认是否找正完成。
对于上述操作方式，首先，通过人工打百分表读取工件基准面上任意两点坐标值，由于百分表需要从第一坐标移动至第二坐标，在此过程中，无法保证百分表的移动精度是否符合要求，如果百分表自身的移动出现误差，结果会造成第二坐标位置的读取也出现误差。
其次，操作人员通过估算的方式来操作旋转工作台旋转，在此过程中操作人员的能力决定了直线度找正速度的快慢，虽然最终反复对直线基准打表确认，但也不能完全地确保基准面与主轴垂直。
综上，人工找正方法对于操作人员经验要求较高，所有数据必须人工读取，会有出现数据读取错误可能，而且操作效率较低，并且需要进行验算，更进一步降低了效率。
发明内容
本发明提供一种采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，本发明既能自动找正工件直线度又能提升直线度的找正效率。
解决上述技术问题的技术方案如下：
采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，包括以下步骤：
S1，将测表安装在卧式加工中心的主轴上，将工件与卧式加工中心的旋转工作台配合，使工件上的基准面与测表的测头相对；
S2，通过主轴带动测表沿工件基准面的横向和/或纵向移动，使测表的测头与工件基准面上任意第一点配合，当测表的读数为第一读数时获得主轴的第一位置坐标，通过卧式加工中心读取第一位置坐标的第一横向坐标值X1以及第一纵向坐标值Z1；
S3，通过主轴带动测表沿工件基准面的横向和/或纵向移动，使测表的测头与工件基准面上任意的第二点配合，当测表的读数为第一读数时获得主轴的第二位置坐标，通过卧式加工中心读取第二位置坐标的第二横向坐标值X2以及第二纵向坐标值Z2；
S4，若第一纵向坐标值Z1不等于第二纵向坐标值Z2，则得出工件基准面当前的直线度与目标直线度之间形成夹角A；
S5，工件基准面当前的直线度与目标直线度之间的夹角A的值按下式计算：
∠A＝abs(atan((Z1-Z2)/(X1-X2)))
S6，判断第一横向坐标值X1是否大于第二横向坐标值X2，若判断结果为是，则进入S7；
S7，判断第一纵向坐标值Z1是否大于第二纵向坐标值Z2；
S71，S7中的判断结果为是，卧式加工中心使旋转工作台自动顺时针旋转的角度值为∠A；
S72，S7中的判断结果为否，卧式加工中心使旋转工作台自动逆时针旋转的角度值为∠A。
进一步地，若S6中判断第一横向坐标值X1是否大于第二横向坐标值X2的结果为否，则进入S8；
S8，判断第一纵向坐标值Z1是否大于第二纵向坐标值Z2；
S81，S8中的判断结果为是，卧式加工中心使旋转工作台自动逆时针旋转的角度值为∠A；
S82，S8中的判断结果为否，卧式加工中心使旋转工作台自动顺时针旋转的角度值为∠A。
进一步地，所述测表为百分表或者千分表。
进一步地，若S4中判断得出第一纵向坐标值Z1等于第二纵向坐标值Z2，则表明工件基准面当前的直线度平行于目标直线度。
进一步地，测表的测头从第一位置移动到第二位置之前，测表的测头先从第一位置沿着工件基准面的纵向移动，在使测头在纵向方向远离工件基准面。
进一步地，S71或S72中，卧式加工中心使旋转工作台自动旋转之前，测表的测头先从沿着工件基准面的纵向移动，在使测头在纵向方向远离工件基准面。
本发明通过向卧式加工中心置入编制数控机床用宏程序，自动读取工件直线基准面上任意两点点位坐标并进行记忆，通过建立数学模型，计算角度并确定工作台面旋转方向且进行自动旋转。使一部分需要人为操作的部分程序化运行。
本发明具有如下优点：
(1)，找正精度高，根据实践得出，在2000mm长的基准面上，人工找正一般为0.03mm之内，自动找正可达0.01mm之内。
(2)，找正效率高，通过现场试验，通过自动找正宏程序运行，工件找正直线可以在1分钟之内完成，而人工状态之下直线找正平均需要5分钟左右。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示，采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，包括以下步骤：
S1，将测表安装在卧式加工中心的主轴上，将工件与卧式加工中心的旋转工作台配合，使工件上的基准面与测表的测头相对；所述测表为百分表或者千分表，本实施例中，测表优先采用百分表。
将测表与卧式加工中心的主轴固定的目的在于，使测表跟随主轴，利用卧式加工中心的主轴的精度，使测表的移动精度获得保证，同时，卧式加工中心根据测表与工件上的基准面的配合情况，可以得到相应点的位置坐标，卧式加工中心根据位置坐标，计算得出工件的基准面是否与目标基准面平行，也就是通过计算得出工件基准面上的任意一条直线是否均与主轴处于垂直状态，因此，本发明采用卧式加工中心以及测表为工具，使两者结合并受编制的程序进行控制，以提升找正效率和找正精度。
S2，通过主轴带动测表沿工件基准面的横向和/或纵向移动，使测表的测头与工件基准面上任意第一点配合，当测表的读数为第一读数时获得主轴的第一位置坐标，通过卧式加工中心读取第一位置坐标的第一横向坐标值X1以及第一纵向坐标值Z1。
S3，通过主轴带动测表沿工件基准面的横向和/或纵向移动，使测表的测头与工件基准面上任意的第二点配合，当测表的读数为第一读数时获得主轴的第二位置坐标，通过卧式加工中心读取第二位置坐标的第二横向坐标值X2以及第二纵向坐标值Z2。
优选的方式是，测表的测头从第一位置移动到第二位置之前，测表的测头先从第一位置沿着工件基准面的纵向移动，在使测头在纵向方向远离工件基准面。
本步骤中，通过主轴先带动测表沿工件基准面的横向移动，再带动测表沿工件基准面的纵向移动，使测表的测头与任意第一点配合，由于卧式加工中心中对主轴的坐标位置有相应的记录，比如，主轴在没有移动之前，主轴自身的坐标是(X0,Z0),当移动到第一位置坐标时，主轴当前的坐标是(X1,Z1)，卧式加工中心读取该第一位置坐标即可。当移动到第二位置坐标时，主轴当前的坐标是(X2,Z2)，卧式加工中心读取该第二位置坐标即可。
另外，步骤S2和S3中，第一读数的值优先选用0，当然，也可以采用1或2等等。测表的两次读数均为第一读数，这种做法的目的在于，测头在没有受力的状态下，测表上的原始读数在测第一坐标位置以及第二坐标位置之前均是同一值，如果被测基准面的直线度与目标直线度不平行，即被测基准面的直线度发生偏斜，则第一位置坐标和第二位置坐标的偏斜度是一致的，当测头与基准面接触后，继续沿纵向进给，为了保证两次的进给量相同，因此，测表上的读数采用相同即可，这样，能够准确计算两次获得的纵坐标。
根据步骤S2和步骤S3获得的两个位置坐标，通过计算来得出工件基准面当前的直线度是否与主轴的轴向垂直。具体如下：
S4，若第一纵向坐标值Z1不等于第二纵向坐标值Z2，则得出工件基准面当前的直线度与目标直线度之间形成夹角A；即工件基准面与主轴的轴向不垂直，此时需要计算夹角A的具体值，并判断偏斜的方向。
若S4中判断得出第一纵向坐标值Z1等于第二纵向坐标值Z2，则表明工件基准面当前的直线度平行于目标直线度，则直接退出程序即可。
S5，工件基准面当前的直线度与目标直线度之间的夹角A的值按下式计算：
∠A＝abs(atan((Z1-Z2)/(X1-X2)))
X1为第一横向坐标值，Z1为第一纵向坐标值，X2为第二横向坐标值，Z2为第一纵向坐标值；abs表示绝对值。
S6，判断第一横向坐标值X1是否大于第二横向坐标值X2，若判断结果为是，则进入S7。
S7，判断第一纵向坐标值Z1是否大于第二纵向坐标值Z2。
S71，若S7中的判断结果为是，则卧式加工中心使旋转工作台自动顺时针旋转的角度值为∠A。
S72，若S7中的判断结果为否，则卧式加工中心使旋转工作台自动逆时针旋转的角度值为∠A。
若S6中判断第一横向坐标值X1是否大于第二横向坐标值X2的结果为否，则进入S8。
S8，判断第一纵向坐标值Z1是否大于第二纵向坐标值Z2。
S81，若S8中的判断结果为是，则卧式加工中心使旋转工作台自动逆时针旋转的角度值为∠A。
S82，若S8中的判断结果为否，则卧式加工中心使旋转工作台自动顺时针旋转的角度值为∠A。
S71或S72中，卧式加工中心使旋转工作台自动旋转之前，测表的测头先从沿着工件基准面的纵向移动，在使测头在纵向方向远离工件基准面。同样，S81或S82中，卧式加工中心使旋转工作台自动旋转之前，测表的测头先从沿着工件基准面的纵向移动，在使测头在纵向方向远离工件基准面。这种方式可以避免工件在旋转时与测头发生碰撞，防止损坏测表。
以上所述仅为说明本发明，并非用于限定本发明的保护范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下做出的等同变化与修改，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将测表安装在卧式加工中心的主轴上，将工件与卧式加工中心的旋转工作台配合，使工件上的基准面与测表的测头相对；
S2，通过主轴带动测表沿工件基准面的横向和/或纵向移动，使测表的测头与工件基准面上任意第一点配合，当测表的读数为第一读数时获得主轴的第一位置坐标，通过卧式加工中心读取第一位置坐标的第一横向坐标值X1以及第一纵向坐标值Z1；
S3，通过主轴带动测表沿工件基准面的横向和/或纵向移动，使测表的测头与工件基准面上任意的第二点配合，当测表的读数为第一读数时获得主轴的第二位置坐标，通过卧式加工中心读取第二位置坐标的第二横向坐标值X2以及第二纵向坐标值Z2；
S4，若第一纵向坐标值Z1不等于第二纵向坐标值Z2，则得出工件基准面当前的直线度与目标直线度之间形成夹角A；
S5，工件基准面当前的直线度与目标直线度之间的夹角A的值按下式计算：
∠A＝abs(atan((Z1-Z2)/(X1-X2)))
S6，判断第一横向坐标值X1是否大于第二横向坐标值X2，若判断结果为是，则进入S7；
S7，判断第一纵向坐标值Z1是否大于第二纵向坐标值Z2；
S71，S7中的判断结果为是，卧式加工中心使旋转工作台自动顺时针旋转的角度值为∠A；
S72，S7中的判断结果为否，卧式加工中心使旋转工作台自动逆时针旋转的角度值为∠A。
2.根据权利要求1所述的采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，其特征在于，若S6中判断第一横向坐标值X1是否大于第二横向坐标值X2的结果为否，则进入S8；
S8，判断第一纵向坐标值Z1是否大于第二纵向坐标值Z2；
S81，S8中的判断结果为是，卧式加工中心使旋转工作台自动逆时针旋转的角度值为∠A；
S82，S8中的判断结果为否，卧式加工中心使旋转工作台自动顺时针旋转的角度值为∠A。
3.根据权利要求1或2所述的采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，其特征在于，所述测表为百分表或者千分表。
4.根据权利要求1或2所述的采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，其特征在于，若S4中判断得出第一纵向坐标值Z1等于第二纵向坐标值Z2，则表明工件基准面当前的直线度平行于目标直线度。
5.根据权利要求1或2所述的采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，其特征在于，测表的测头从第一位置移动到第二位置之前，测表的测头先从第一位置沿着工件基准面的纵向移动，在使测头在纵向方向远离工件基准面。
6.根据权利要求1或2所述的采用卧式加工中心找正工件基准面直线度的方法，其特征在于，S71或S72中，卧式加工中心使旋转工作台自动旋转之前，测表的测头先从沿着工件基准面的纵向移动，在使测头在纵向方向远离工件基准面。
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