李學(xué)義

(青海一機數(shù)控機床有限責(zé)任公司，青海西寧 810018)

隨著國內(nèi)機床制造業(yè)和機械加工行業(yè)的不斷發(fā)展，工件測頭的使用也變得較為普遍了，它的優(yōu)勢也越來越被廣大用戶所接受。我廠為某用戶制造的配置西門子840D系統(tǒng)的臥式四軸聯(lián)動加工中心上配備了雷尼紹測頭，由于用戶加工的工件較大且重，產(chǎn)品大部分由長方體形狀的毛坯直接一次裝夾加工而成。產(chǎn)品以單件為主，又大又重的工件裝夾時手工找正非常困難，也非常危險。為降低制造成本，減輕工人的勞動強度，使用測頭來解決這個問題。使用時只需大體上裝夾工件到一定的位置，且不改變原加工程序，以工件上的兩個工藝孔為基準(zhǔn)找出工件的原點及擺放位置，然后進(jìn)行工件的加工。

為此，我們基于西門子系統(tǒng)語言平臺為用戶研發(fā)了雷尼紹軟件二次開發(fā)專用軟件，解決了用戶在加工工件時的實際困難，實現(xiàn)了工件加工自動找出工件原點以及工件的具體放置位置，得到了用戶的認(rèn)可。

1 工藝分析

加工工件用的毛坯如圖1所示。用戶使用的機床為四軸四聯(lián)動臥式加工中心，有X、Y、Z、B四個軸，B軸是數(shù)控轉(zhuǎn)臺，最小分度可達(dá)0.001°，工件裝夾使用臥式加工中心上常用的彎板，彎板放置在工作臺上時，不用手工找正，只需夾緊彎板。

圖2為工件放置樣式圖。我們要找出工件的原點和擺放位置，需要以下三步:

(1)假設(shè)彎板裝夾工件的面與主軸不垂直，可以用B軸旋轉(zhuǎn)來達(dá)到彎板裝夾工件的面與主軸垂直。此時可以用雷尼紹測頭在彎板上沿X軸方向取兩個點坐標(biāo)，以此時兩點在Z軸方向的差值來計算轉(zhuǎn)臺需要旋轉(zhuǎn)的角度。

(2)工件是長方體形狀的，且上面兩端都各有一個工藝孔。可以用兩工藝孔找出工件在XY平面內(nèi)的位置，以找正時第一個孔的中心坐標(biāo)為坐標(biāo)系原點，以兩孔中心連線與機床X軸夾角來確定工件在XY平面內(nèi)的位置，確定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系時所需要的角度。

(3)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到坐標(biāo)系原點位置時，以雷尼紹測頭測出工件坐標(biāo)系零點值Z。

2 程序設(shè)計及應(yīng)用

我們要找出工件具體的位置，需要有四個坐標(biāo)值X、Y、Z、B和工件裝夾在XY平面內(nèi)與X軸夾角。在這個過程中首先找正轉(zhuǎn)臺，使得基準(zhǔn)平面與主軸方向垂直，然后找出工件的原點和擺放位置，還需要使用西門子840D系統(tǒng)提供的參數(shù)。具體使用參數(shù)如下:

方括號中逗號前面的值不固定，而是因坐標(biāo)系等選擇的不同而不同。

我們用雷尼紹測頭測量出需要的值，再經(jīng)過數(shù)學(xué)計算，就可以使用了。計算時可以使用兩種方式，西門子系統(tǒng)的R參數(shù)和全局?jǐn)?shù)據(jù)定義。西門子840D數(shù)控系統(tǒng)提供了GUD4到GUD9全局?jǐn)?shù)據(jù)定義。我們可以利用在全局?jǐn)?shù)據(jù)定義一個或幾個數(shù)組，以便在程序中使用這個參數(shù)。例如在GUD4中做如下定義:

DEF REAL NAME［n］

這里的 NAME［n］由我們指定，如 LCEKONG［18］。定義完成后還要激活GUD4中定義的參數(shù)。當(dāng)激活用用戶參數(shù)后，就可以在程序中使用該參數(shù)了。然后以T1刀具號為雷尼紹測頭刀具號進(jìn)行編程。程序中以L98開頭的程序均是雷尼紹測量軟件。

2.1 轉(zhuǎn)臺找正程序設(shè)計

首先更換刀具為雷尼紹測頭，再手動將測頭移動到要測量的位置。然后開始執(zhí)行轉(zhuǎn)臺找正的程序，如圖3所示。

2.2 兩工藝孔找正程序設(shè)計

首先更換刀具為雷尼紹測頭(如果有必要)，再手動將測頭移動到要測量的位置。運行程序前要測出兩孔大概直徑，測量的孔徑誤差不大于10 mm。然后開始執(zhí)行兩孔找正程序的程序，以該程序第一次運行時所測的孔為坐標(biāo)系原點，以第二次運行時所測的孔位置確定工件的擺放位置。目的是利用系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系功能在不改變原程序的情況下實現(xiàn)加工。

2.3 Z軸坐標(biāo)值測量程序設(shè)計

首先更換刀具為雷尼紹測頭(如果必要的話)，再手動將測頭移動到要測量的位置附近，開始運行程序。

兩次測量的孔必需不是同位置上的孔，否則會顯示信息，并且程序會停止運行，需要重新測量。

2.4 角度計算程序設(shè)計

2.5 輔助程序設(shè)計

如果在一個程序執(zhí)行中使用了復(fù)位鍵，則需要重新測量。

2.6 應(yīng)用

使用時先將測量轉(zhuǎn)臺的程序調(diào)出，只需將雷尼紹探針靠近工件表面(遠(yuǎn)離不超過10 mm)執(zhí)行程序，程序執(zhí)行完成后，轉(zhuǎn)臺自動會轉(zhuǎn)正。然后將測量兩孔程序調(diào)出，手動將雷尼紹探針伸進(jìn)要測量的孔內(nèi)，開始執(zhí)行程序;手動再次將雷尼紹探針伸進(jìn)要測量的另一個孔內(nèi)，執(zhí)行程序，如果測量成功，將顯示“MEASURE SUCCESS”，新建一個程序，寫入程序行:

EXTCAll“CEKONG4.SPF”

EXTCAll“×××”

其中×××為要加工的程序名稱和路徑，加工時從外部調(diào)用這個程序。然后運行程序，就可以加工工件了。

經(jīng)過實際使用，該程序使用方便，使用原來的程序加工出了合格的工件。

3 結(jié)語

結(jié)合雷尼紹測頭和數(shù)控系統(tǒng)提供的參數(shù)，我們可以開發(fā)適合自己的軟件，降低工人的勞動強度，縮短工件的裝夾時間，以提高機床的使用效率。