数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法技术

本发明专利技术公开了一种数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法，其根据零件实际位置对零件加工坐标系进行自适应调整，柔性地确定了即时位置的零件加工坐标系中心，无需将零件对准回转中心进行物理敲正来找正零件加工坐标系，并且通过对零件加工坐标系的误差偏离进行纠正，可以使得零件加工坐标系自适应地匹配零件的任意装夹位置，基于修正调整后的零件加工坐标系对待加工精密孔进行加工时，消除了装夹系统误差和机床坐标精度及测量系统误差，大大提高了零件精密度尺寸的加工合格率，提升了加工精度。提升了加工精度。提升了加工精度。

【技术实现步骤摘要】
数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法


[0001]本专利技术涉及精密加工
，特别地，涉及一种数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法。

技术介绍

[0002]在航空发动机加工制造领域，为满足各零部件精密装配要求，单组件位置尺寸及位置度均要求很高，以某机匣为例，其与装配对象件配合的精密孔跳动要求0.013、定位孔位置度要求0.05。而在数控卧式加工中心精加工时，该精密尺寸加工的合格率不高、加工质量不稳定，主要存在以下问题：
[0003]1)、装夹系统误差
[0004]批生产加工中，在数控夹具使用磨损后，定位面及定位孔的定位精度下降，零件装夹位置易偏离，导致尺寸超差。
[0005]2)、机床坐标精度及测量系统误差
[0006]数控卧式加工中心由于自身重心影响，机床主轴会呈现往下偏摆的“主轴下垂现象”，导致机床丝杠存在间隙，各坐标轴存在重复定位偏差，且机床使用一定年限后其加工精度会有所下降。这些因素引起的机床加工精度及测量系统误差会直接导致零件找正偏差，在加工过程中被带入零件加工实际坐标，进而导致精密孔尺寸或位置度等技术要求超差。
[0007]对于装夹系统误差，目前采用的方法主要为定检修复法，即对夹具进行定检，规定夹具使用一段时间后进行定期检查，若发现夹具定位面及定位销磨损严重、相关定位尺寸超差，则将夹具送修，保证相关尺寸及要求合格。但这一方法未解决定检期内的夹具异常磨损问题，而且夹具检定及修复期间也直接影响零件生产进度，并且，零件装夹存在定位间隙本质问题未得到解决，系统误差未进行消除。
[0008]而对于机床坐标精度及测量系统误差，目前采取的主要方法是余量修正法，此方法主要着眼于零件加工尺寸的程序坐标的实时调整。在已知数控机床主轴坐标微量跑动及主轴下垂的情况下，不修正机床主轴坐标偏移，而改为将零件加工余量进行容错分配，再根据实时坐标进行加工调整。即将零件精密尺寸分粗、精工步分步加工，粗加工完后预留足够精加工余量(需保证精加工的容错量大于机床在粗加工时的主轴跑动量)，在精加工工步时调整坐标将尺寸修复合格。具体操作为：粗加工完后对零件进行实时计量，分析计量结果，记录零件坐标偏移方向和偏移量；然后转精加工，根据坐标偏移方向和偏移量进行坐标调整(程序调整或机床刀具补偿)，将零件尺寸进行修正，保证最终精密尺寸合格。但是，该方法仅适用于单批量单件零件的精密加工，对于多批次多件零件的加工制造则不适用，当零件批次过多时，精加工调整次数过多、加工质量不稳定、加工效率过低，且有机床偶发跑动量过大而导致零件加工余量分配不足以进行容错调整修正的风险。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法，以解决现有数控卧式加工中心进行精加工时存在的加工精度差、合格率低的技术问题。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供一种数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法，包括以下内容：
[0011]将零件粗定位于设备工作台中心，根据零件在机床机械坐标系的X方向和Z方向的实际坐标，对机床回转中心的在机坐标进行偏移调整，得到零件加工坐标系中XZ轴零点的在机坐标；
[0012]采用类比补偿法对零件加工坐标系的Y轴坐标值进行补偿。
[0013]进一步地，所述将零件粗定位于设备工作台中心，根据零件在机床机械坐标系的X方向和Z方向的实际坐标，对机床回转中心的在机坐标进行偏移调整，得到零件加工坐标系中XZ轴零点的在机坐标的过程具体为：
[0014]利用定位销对零件进行粗定位，定位完成后拔出定位销；
[0015]拖直零件的X轴方向；
[0016]利用千分表找出零件上其中一个定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标，将零件绕机床回转中心旋转180
°
后，再利用千分表找出同一个定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第二次在机坐标；
[0017]基于第一次在机坐标和第二次在机坐标以及定位孔在零件上的理论位置进行计算，得到零件加工坐标系中心相对于机床回转中心的在机坐标调整值，再结合机床回转中心的在机坐标计算得到零件加工坐标系中XZ轴零点的在机坐标。
[0018]进一步地，当机床回转中心与机床机械坐标系中心重合时，采用下式计算零件加工坐标系中心相对于机床回转中心的在机坐标调整值：
[0019][0020]其中，σX和σZ分别表示零件加工坐标系中心相对于机床回转中心在机床机械坐标系的X方向和Z方向的在机坐标调整值，X和Z分别表示定位孔在零件加工坐标系的X轴和Z轴的理论坐标值，X1和Z1表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标，X2和Z2表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第二次在机坐标。
[0021]进一步地，当机床回转中心与机床机械坐标系中心不重合时，则采用下式计算零件加工坐标系中心相对于机床回转中心的在机坐标调整值：
[0022][0023]其中，σX和σZ分别表示零件加工坐标系中心相对于机床回转中心在机床机械坐标系的X方向和Z方向的在机坐标调整值，X和Z分别表示定位孔在零件加工坐标系的X轴和Z轴
的理论坐标值，X1和Z1表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标，X2和Z2表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第二次在机坐标。
[0024]进一步地，在计算零件加工坐标系中XZ轴零点的在机坐标之前还包括以下内容：
[0025]基于定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标和第二次在机坐标，对机床回转中心的在机坐标进行修正调整。
[0026]进一步地，基于下式计算得到机床回转中心的在机坐标修正值：
[0027][0028][0029]其中，δX和δZ分别表示机床回转中心X轴坐标和Z轴坐标的修正值，X1和Z1表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标，X2和Z2表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第二次在机坐标。
[0030]进一步地，所述拖直零件的X轴方向的过程具体为：
[0031]将千分表装在数控卧式加工中心的主轴上，将千分表的测头垂直置于第一个定位孔的圆周内，并沿机床机械坐标系的Z轴方向不断移动主轴，将表盘读数的峰值记录为第一定位孔的Z轴坐标；
[0032]将千分表的测头垂直置于第二个定位孔的圆周内，并沿机床机械坐标系的Z轴方向不断移动主轴，将表盘读数的峰值记录为第二定位孔的Z轴坐标；
[0033]计算得到两个定位孔的Z轴坐标差值；
[0034]不断旋转工作台中心，每旋转一个角度则重复执行上述步骤，直至两个定位孔的Z轴坐标实际差值在理论差值的误差范围内，固定此时的旋转角度，并将当前主轴方向作为零件加工坐标系的X轴方向。
[0035]进一步地，利用千分表找出定位孔的在机坐标的过程具体为：
[0036]将千分表装在数控卧式加工中心的主轴上，将千分表的测头垂直置于定位孔的圆周内；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法，其特征在于，包括以下内容：将零件粗定位于设备工作台中心，根据零件在机床机械坐标系的X方向和Z方向的实际坐标，对机床回转中心的在机坐标进行偏移调整，得到零件加工坐标系中XZ轴零点的在机坐标；采用类比补偿法对零件加工坐标系的Y轴坐标值进行补偿。2.如权利要求1所述的数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法，其特征在于，所述将零件粗定位于设备工作台中心，根据零件在机床机械坐标系的X方向和Z方向的实际坐标，对机床回转中心的在机坐标进行偏移调整，得到零件加工坐标系中XZ轴零点的在机坐标的过程具体为：利用定位销对零件进行粗定位，定位完成后拔出定位销；拖直零件的X轴方向；利用千分表找出零件上其中一个定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标，将零件绕机床回转中心旋转180
°
后，再利用千分表找出同一个定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第二次在机坐标；基于第一次在机坐标和第二次在机坐标以及定位孔在零件上的理论位置进行计算，得到零件加工坐标系中心相对于机床回转中心的在机坐标调整值，再结合机床回转中心的在机坐标计算得到零件加工坐标系中XZ轴零点的在机坐标。3.如权利要求2所述的数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法，其特征在于，当机床回转中心与机床机械坐标系中心重合时，采用下式计算零件加工坐标系中心相对于机床回转中心的在机坐标调整值：其中，σX和σZ分别表示零件加工坐标系中心相对于机床回转中心在机床机械坐标系的X方向和Z方向的在机坐标调整值，X和Z分别表示定位孔在零件加工坐标系的X轴和Z轴的理论坐标值，X1和Z1表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标，X2和Z2表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第二次在机坐标。4.如权利要求2所述的数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法，其特征在于，当机床回转中心与机床机械坐标系中心不重合时，则采用下式计算零件加工坐标系中心相对于机床回转中心的在机坐标调整值：其中，σX和σZ分别表示零件加工坐标系中心相对于机床回转中心在机床机械坐标系的X方向和Z方向的在机坐标调整值，X和Z分别表示定位孔在零件加工坐标系的X轴和Z轴的理
论坐标值，X1和Z1表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标，X2和Z2表示定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第二次在机坐标。5.如权利要求2所述的数控卧式加工中心的零件加工坐标系自适应调整方法，其特征在于，在计算零件加工坐标系中XZ轴零点的在机坐标之前还包括以下内容：基于定位孔在机床机械坐标系的X方向和Z方向的第一次在机坐标和第二次在机坐标，对机床回转中心的在机坐标进行修正调整。6.如权利要求5所述的数控卧式加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦杰，邹诚，邓元山，郭皓邦，朱姣，贾念念，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：