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)軸中心的零點偏差在加工過程中起著至關(guān)重要的作用。機床在長期使用過程中,由于加工振動、環(huán)境條件、不當(dāng)操作等因素,回轉(zhuǎn)軸零點會發(fā)生變化[1-3],因此不定期檢測和校正回轉(zhuǎn)軸中心的位置數(shù)據(jù)十分必要,但其檢測標(biāo)定方法相對比較煩瑣。

鑒于此,本文基于RunMySscrrns設(shè)計開發(fā)了一種快速、簡單的用于測量回轉(zhuǎn)軸中心零點位置的人機交互界面,通過常規(guī)的試切工件的方法獲得機床回轉(zhuǎn)中心最新的數(shù)據(jù),重新設(shè)置機床參數(shù)以滿足機床精度要求。實驗驗證表明,該方法切實可行。

1回轉(zhuǎn)中心檢測原理及方法

搖籃式五軸加工中心的軸分配規(guī)定為:三個直線軸分別對應(yīng)五軸的第一、二、三軸,即X、Y、Z軸,第一旋轉(zhuǎn)軸對應(yīng)第四軸,即A軸,第二旋轉(zhuǎn)軸對應(yīng)第五軸,即C軸:其中第一旋轉(zhuǎn)軸的運動會改變第二旋轉(zhuǎn)軸的傾向。圖1為A、C軸旋轉(zhuǎn)中心的測量及計算方法。

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

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

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

被測件如圖10所示,為100mm×100mm×50mm尺寸的方料。

用于計算的矩陣算法如下:

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人機界面開發(fā)

2.1開發(fā)環(huán)境及項目結(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行編程,運用界面底層的代碼和算法實現(xiàn)用戶工藝應(yīng)用的需求,通過.com編譯器和.ini初始文件來實現(xiàn)。開發(fā)工具采用Notepad++或記事本,界面文件按圖11所示進行優(yōu)先級劃分,開發(fā)的程序代碼文件按圖12進行配置。

圖11文件目錄優(yōu)先級

圖12代碼文件配置

2.2人機界面設(shè)計

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啟動界面

回轉(zhuǎn)中心測量程序文件"custom.com"開發(fā)設(shè)計了A、C軸回轉(zhuǎn)中心零點自動計算的功能,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=("計算A軸")

Vs6=("計算C軸")

Vs7=("ExIT")

PREss(Vs5)

LM("Mask11")

ENDPREss

PREss(Vs6)

LM("Mask12")

ENDPREss

PREss(Vs7)

ExIT

ENDPREss

//END

圖14回轉(zhuǎn)中心測量界面

3結(jié)語

本文所設(shè)計開發(fā)的五軸回轉(zhuǎn)中心自動測量界面以G996RT數(shù)控加工中心為例,應(yīng)用于西門子數(shù)控系統(tǒng),能快速實現(xiàn)機床回轉(zhuǎn)中心位置的測量,通過對數(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)用價值。