引言

隨著制造技術(shù)水平的不斷提高,精密數(shù)控設(shè)備數(shù)量的不斷增多,五軸數(shù)控加工中心在各領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。機(jī)床精度直接影響著零件產(chǎn)品的質(zhì)量,其中五軸加工中心回轉(zhuǎn)軸中心的零點(diǎn)偏差在加工過程中起著至關(guān)重要的作用。機(jī)床在長(zhǎng)期使用過程中,由于加工振動(dòng)、環(huán)境條件、不當(dāng)操作等因素,回轉(zhuǎn)軸零點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化[1-3],因此不定期檢測(cè)和校正回轉(zhuǎn)軸中心的位置數(shù)據(jù)十分必要,但其檢測(cè)標(biāo)定方法相對(duì)比較煩瑣。

鑒于此,本文基于RunMySscrrns設(shè)計(jì)開發(fā)了一種快速、簡(jiǎn)單的用于測(cè)量回轉(zhuǎn)軸中心零點(diǎn)位置的人機(jī)交互界面,通過常規(guī)的試切工件的方法獲得機(jī)床回轉(zhuǎn)中心最新的數(shù)據(jù),重新設(shè)置機(jī)床參數(shù)以滿足機(jī)床精度要求。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,該方法切實(shí)可行。

1回轉(zhuǎn)中心檢測(cè)原理及方法

搖籃式五軸加工中心的軸分配規(guī)定為:三個(gè)直線軸分別對(duì)應(yīng)五軸的第一、二、三軸,即X、Y、Z軸,第一旋轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)第四軸,即A軸,第二旋轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)第五軸,即C軸:其中第一旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)會(huì)改變第二旋轉(zhuǎn)軸的傾向。圖1為A、C軸旋轉(zhuǎn)中心的測(cè)量及計(jì)算方法。

其中偏移矢量I2指從機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)到回轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)中心/交點(diǎn)的距離:偏移矢量I3指從回轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)中心/交點(diǎn)到回轉(zhuǎn)軸2的旋轉(zhuǎn)中心/交點(diǎn)的距離:偏移矢量I4=-(I2+I3),如圖2所示。

測(cè)量C軸中心坐標(biāo)的方法:利用尋邊器或刀具對(duì)測(cè)試件(圖3~圖6)位置進(jìn)行尋邊,得到相關(guān)數(shù)據(jù),填入相應(yīng)人機(jī)交互界面。

測(cè)量A軸中心坐標(biāo)的方法:利用尋邊器或刀具對(duì)測(cè)試件(圖7~圖9)位置進(jìn)行尋邊,得到相關(guān)數(shù)據(jù),填入相應(yīng)人機(jī)交互界面。

被測(cè)件如圖10所示,為100mm×100mm×50mm尺寸的方料。

用于計(jì)算的矩陣算法如下:

式中:GC為繞Z軸旋轉(zhuǎn)C角后在xY平面內(nèi)的坐標(biāo)變換:GA為繞x軸旋轉(zhuǎn)A角后在YZ平面內(nèi)的坐標(biāo)變換:L為x,y,:初始坐標(biāo)。

其中:

2人機(jī)界面開發(fā)

2.1開發(fā)環(huán)境及項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

RunMyscreens界面開發(fā)是基于系統(tǒng)定義好的框架和固定語法進(jìn)行編程,運(yùn)用界面底層的代碼和算法實(shí)現(xiàn)用戶工藝應(yīng)用的需求,通過.com編譯器和.ini初始文件來實(shí)現(xiàn)。開發(fā)工具采用Notepad++或記事本,界面文件按圖11所示進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分,開發(fā)的程序代碼文件按圖12進(jìn)行配置。

圖11文件目錄優(yōu)先級(jí)

圖12代碼文件配置

2.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)

主配置文件"easyscreen.ini",用于定義界面使用的.com界面文件及其屬性,文件放置在"...\user\sinumerik\hmi\cfg",程序代碼如下:

[sTARTFILEs]

startFi1e01=area:=Custom,dia1og:=s1EsCustom-Dia1og,startfi1e:=Custom.com

配置文件"custom.ini",用于創(chuàng)建用戶啟動(dòng)窗口(圖13),文件放置在"...\user\sinumerik\hmi\cfg",程序代碼如下:

[Header]

Text=用戶界面

[Picture]

Picture=1ogo.jpg

圖13啟動(dòng)界面

回轉(zhuǎn)中心測(cè)量程序文件"custom.com"開發(fā)設(shè)計(jì)了A、C軸回轉(zhuǎn)中心零點(diǎn)自動(dòng)計(jì)算的功能,文件放置在"...\user\sinumerik\hmi\proj",界面如圖14所示。其程序代碼如下:

//s(start)

Hs1=("回轉(zhuǎn)中心測(cè)量")

PREss(Hs1)

LM("Mask1")

ENDPREss

//END

//M一Mask1,HD=""{

defvar1=

一sT="\\bg.png",wR=0,x=30,Y=10,TxTH=380,TxTw=500{

defvar2=一sT="刀具長(zhǎng)度",TYP="R[3]",wR=2,w=60,TxTx=125,TxTY=10,x=200,Y=10{

defvar3=一sT="刀具半徑",TYP="R[1]",wR=2,w=30,TxTx=265,TxTY=10,x=340,Y=10{

......

......

......

Vs5=("計(jì)算A軸")

Vs6=("計(jì)算C軸")

Vs7=("ExIT")

PREss(Vs5)

LM("Mask11")

ENDPREss

PREss(Vs6)

LM("Mask12")

ENDPREss

PREss(Vs7)

ExIT

ENDPREss

//END

圖14回轉(zhuǎn)中心測(cè)量界面

3結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)開發(fā)的五軸回轉(zhuǎn)中心自動(dòng)測(cè)量界面以G996RT數(shù)控加工中心為例,應(yīng)用于西門子數(shù)控系統(tǒng),能快速實(shí)現(xiàn)機(jī)床回轉(zhuǎn)中心位置的測(cè)量,通過對(duì)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整,保證回轉(zhuǎn)軸的精度指標(biāo),避免在長(zhǎng)期加工過程中由于零位的變化造成加工精度下降,能夠提高零件的加工尺寸精度,因而具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。