一種巧用探針找正工件坐標系的方法

于磊磊

[摘? ? ? ? ? ?要]? 在數控機床加工產品時，運用傳統對刀方法，對于復雜零件，坐標系建立與設置往往通過打表來找正，需花費大量的時間，有時還會因沒有明確的調整方向，浪費很多裝夾零件的時間，增加了數控機床輔助時間，降低了數控機床實際生產效率。因此，傳統的對刀方法在復雜零件坐標系設置中，已不能適應當今的高效自動化加工的要求。在長期操作機床過程中，利用企業現有條件，設計出一種找正裝夾效率更高的工件坐標系設置方法。

[關? ? 鍵? ?詞]? 數控機床;探針測量;宏程序;坐標系

[中圖分類號]? TG659? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）08-0134-02

數控機床一般是通過試切法建立工件坐標系，工件坐標系的零點，一般設置在零件表面的幾何中心或回轉中心，當零件形狀較為復雜時，難以找到零件的幾何中心，確定工件坐標系的具體位置。本文通過巧妙利用機床探針測量的功能，在機床中運用宏程序來判斷零件的準確位置，集機床加工與檢測于一體，對首件加工零件的位置精確進行判斷，讀取和識別探針測量的數據，再進行零件位置的調整，當不滿足位置條件時，機床會給出調整數據并提示調整位置，因此操作人員只需要根據機床提示信息進行工件位置的調整;當滿足位置條件時，機床會自動進入加工狀態。該方法不僅可以降低人工計算的誤差，還大大縮短了輔助裝夾零件的時間，經試驗有效地提高了機床加工效率。

某企業生產的機床均為礦物鑄造床身。通過觀察和研究，在礦物床身的鑄造過程中：導軌的安裝平面、光柵尺的安裝表面以及刀塔支架的安裝面等都會通過特殊的工藝處理，將這些金屬部件鑲嵌在礦物鑄造床身中。使用意大利PAMA落地式鏜銑床對上述要求較高金屬安裝面進行精加工，由于待加工面的鑄造預留加工量僅為1±0.3 mm，平面輪廓之間的形位公差：垂直度、平行度、直線度、平面度要求均在0～0.015 mm之間。

該企業礦物鑄造床身產品本身為機床的部件，所以精度要求極高，以鏜、銑床的特殊結構性和特殊加工能力，我們需要保證加工的產品具有良好的尺寸精度和位置精度。在測量時，通過使用探針確定零件每一個尺寸精度，在機床編程、加工和檢測過程中，發現機床可以安裝探針當量具使用，由此引發筆者思考，設計出一套配合探針測量程序，利用可調節的工裝實現工件位置的調整確定工件坐標系的方法。現將設置工件坐標系方法介紹如下。

一、首件產品的安裝和固定

如圖1所示，安裝夾具后并進行床身吊裝固定。操作過程中，需要保證平穩，避免因為操作不當造成意外碰撞。

將首件產品放置在液壓夾緊工裝上，如圖3所示。此液壓夾緊工裝為PAMA機床加工礦物鑄造床身的專用工裝，設計的工裝底部有三個凸臺用來確定一個平面，其中一個凸臺為固定不可調節結構，另外兩個凸臺為高度可調節結構。礦物床身的水平和垂直位置可以通過該裝置進行調節。

二、探針檢測，確定空間位置，編寫探針程序

PAMA機床采用的探針為企業現有的雷尼紹RMP-60型探針，該探針屬于觸發式無線測頭，如圖4所示，適用于加工中心復雜零件尺寸精度和形位公差精度檢測。

因所有精加工面余量均較小，首先找準首個安裝零件在夾具中確定的位置，保證每一個加工輪廓及面之間均有精加工余量后，調用加工程序完成該零件的加工。不拆卸零件，直接調用機床刀具庫中探針對零件位置進行測量，探針測量的結果會通過編寫的宏程序自動賦值到機床系統R參數中[1]，如圖5所示，R1、R2、R3、R4為探針測量工件空間四個位置所在的點，R5、R6為四個位置點中平行、垂直兩個點的平均值。R10為通過宏程序計算得出的位移量。R11設置為需要調整的值。探針測量的結果會通過編寫的宏程序如表1所示，設置進行提醒，顯示在機床CRT顯示屏提示欄，如圖6所示，操作人員只需要根據提示數值對工件進行位置微調，并且根據機床操作界面給定的數據確定調整方向，快速地設置好工件坐標系。

三、使用千分表調整，快速設置工件坐標系零點位置

機床操作人員通過液壓裝置的可調節螺栓對工件位置進行上、下、左、右調節，調節量可根據千分表讀數進行直接測量。

工件位置調整完成后，需要重新啟動測量程序對產品進行位置測量，當工件位置滿足加工設置條件時（位置條件<0.025 mm），程序會自動運行下一段，進行產品加工。

在自動化生產模式日趨成熟的今天，對于復雜零件的加工，特別是在對大型數控機床床身的加工，產品對尺寸精度和形位公差精度要求極高，本文借用高可靠性的自動化探針裝置和可變量宏程序對零件的定位進行快速找正，可大大縮短床身加工安裝的時間，有效減少了機床輔助時間，這和未來自動化精密加工的高效率吻合，也可為企業創造更多的效益。

參考文獻：

[1]劉朝華.西門子840D/810D數控系統安裝與調試[M].北京：機械工業出版社，2020.

[2]昝華，郝永剛.數控車削編程與操作[M].北京：機械工業出版社，2019.

[3]雷尼紹探針編程手冊（加工中心用增強型工件測量軟件）[Z].2006（1/3）：2-4.

◎編輯 王亞青