单机免算点自动化找正加工方法
阅读说明：本技术 单机免算点自动化找正加工方法 (Single machine calculation-free automatic alignment processing method ) 是由 初宏嘉 扈博琴 韩跃 冯妍婷 康庚 王金铁 刘述明 李秀平 单兴东 刘琪 于 2020-04-03 设计创作，主要内容包括：本发明属于数控加工技术领域,具体地涉及单机免算点自动化找正加工方法。通过使用自制测头采点程序,及根据不同加工要求设计的计算公式。实现点位采集和坐标系偏移角度点位的自动计算。以解决目前生产准备过程中人工点位找正计算偏移量,易有误差及效率慢的技术问题。数控加工中心使用测头找正后直接输入设备操作系特定区域,实现自动生成所需参数,程序自动读取,不需人为干预,降低了出错率,节省了时间,提高了生产效率。(The invention belongs to the technical field of numerical control machining, and particularly relates to a single-machine calculation-free automatic alignment machining method. The self-made measuring head point collecting program is used, and a calculation formula is designed according to different processing requirements. And point location acquisition and automatic calculation of coordinate system offset angle point location are realized. The method solves the technical problems that in the existing production preparation process, manual point location alignment calculation offset is easy to have error and is low in efficiency. The numerical control machining center directly inputs the parameters into the specific area of the equipment operation system after the alignment of the measuring head, so that the required parameters are automatically generated, programs are automatically read, manual intervention is not needed, the error rate is reduced, the time is saved, and the production efficiency is improved.)
技术领域
本发明属于数控加工技术领域，具体地涉及单机免算点自动化找正加工方法。
背景技术
对于航空机匣产品，很多异型零件需要通过孔系中心点位置，来计算工件实际坐标系与理论坐标系的坐标和角度的偏移量。传统方法首先使用杠杆百分表进行点位找正，再通过CAM 软件输入理论座标和实际座标，最后计算出坐标偏移角度及偏移量。计算输出后的结果还需人工调教机床的参数，输入、输出均为手工操作易出错，且整个过程繁琐。需要一种带有点位自动采集与计算功能的程序，自动进行点位找正计算并输入，使生产准备自动化，提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供单机免算点自动找正加工方法，通过使用自制测头采点程序，及根据不同加工要求设计的计算公式。实现点位采集和坐标系偏移角度点位的自动计算。
以解决目前生产准备过程中人工点位找正计算偏移量，易有误差及效率慢的技术问题。
技术方案
单机免算点自动化找正加工方法
包括如下步骤：
1)在机床上使用点位采集工具进行点位采集，并输入指定参数中；
步骤一 使用点位采集装置采集点位
步骤二 输入机床指定参数中以便后续调用。
2)使用一个中心点位和另一个角向点位计算旋转角度计算子程序，对工件进行计算。这种方法应用于编程时已中心点A点为变成零点，坐标系中另一点点B点做为辅助基准其形成的直线相对于理论坐标系角度为α。当工件A’B’放置于机床后，其A’B’所形成的直线与实际机床坐标系形成的夹角为β。通过角度差从而计算理论坐标系和实际坐标系之间的相对旋转角度μ。已知A点坐标(A点X,A点Y)B点坐标(B点X，B点Y)。由图纸得知A’点坐标(A’点X,A’点Y)B’点坐标(B’点X，B’点Y)。
自动计算实际的坐标系与图纸理论AB孔所在的图纸坐标系存在角度偏差μ。
计算公式内容
角α为实际点与水平夹角等于ATAN2(B点Y值-A点Y，B点X-A点X)
角β为理论点与水平夹角等于ATAN2(B’点Y值-A’点Y，B’点X-A’点X)
坐标系旋转角度μ等于角β-角α
同时计算出理论与实际的长度差并设定变量输出计算角度
理论长度AB线长度等于SQRT((B点Y值-A点Y)平方+(B点X-A点X)的平方)
实际长度A’B’线长度等于SQRT((B’点Y值-A’点Y)平方+(B’点X-A’点X)的平方)
通用系统使用步骤：
步骤一 添加可参数传递的宏程序指令
步骤二 通过变量添加理论坐标值
步骤三 给定要引用的零点偏执代码
运行程序后角度将输出固定位置以便在主程序中调用
角度输出R2即为旋转角度在程序中使用ROT即可进行旋转
3)通过系统变量将计算后的旋转角度和中心偏置点位自动带入机床对应参数中；之后便可使后续的加工程序在正确的位置加工，实现自动算点找正。
所述1)步骤一中使用FANUC系统中的高速跳转指令(SIEMENS系统中的测量指令)编制点位测量程序。
所述1)步骤二中使用参数传递功能使测量后的点位传递至指定机床参数中，以便后续计算子程序调用。
所述2)步骤一中点位计算公式根据系统进行子程序化
所述2)步骤一中通过数控系统参数传递功能使子程序指令化
所述1)中通用系统运用模式以Siemens系统为例使用如下：
Extern L910(REAL,REAL,REAL)
L910(测量直径，速度，输入偏置零点)
对两点位进行测量例如第一点位A输入G54第二点位输入G55被测孔径为50速度为100。
所述2)中步骤一步骤二步骤三通用系统运用模式以Siemens系统为例使用如下：
加工程序前填加计算指令
EXTERN L8103(REAL,REAL,REAL,REAL)主程序中引导子程序参数调用
$P_UIFR[3,X,TR]＝理论中心点坐标值X
$P_UIFR[3,Y,TR]＝理论中心点坐标值Y
$P_UIFR[4,X,TR]＝理论角向点坐标值X
$P_UIFR[4,Y,TR]＝理论角向点坐标值Y
L8103(3,4,1,2)
角度输出R2即为旋转角度在程序中使用ROT即可进行旋转
所述3)中使用数控系统变量将子程序计算的结果自动的输入至机床系统中
所述2)步骤一计算程序中角度的计算使用ATAN2(Y,X)。这是西门子和FANUC识别的一种用于计算点位相对于水平夹角的函数。
所述2)步骤一计算程序中理论长度AB线长度，实际长度A’B’线长度的计算结果若相差较大即输入的点位有误
技术效果
数控加工中心使用测头找正后直接输入设备操作系特定区域，实现自动生成所需参数，程序自动读取，不需人为干预，降低了出错率，节省了时间，提高了生产效率。
附图说明
图1为本自动找正该方法公式图；
图2为本自动找正方法构成图；
图3为本自动赵正方法流程图。
具体实施方式
首先移动测头至需要找正的孔大概中间位置
MDI中调用自制测头程序
Siemens系统：
Extern L910(REAL,REAL,REAL)
L910(测量直径，速度，输入偏置零点)
之后对两点位进行测量例如第一点位A输入G54第二点位输入G55被测孔径为50速度为 100
则两段测量程序为
L910(50,100,1)
L910(50,100,2)
后台执行的自制子程序如下：
PROC L910(REAL CRD,REAL JGF,REAL LDG)SAVE定义子程序参数
R2＝CRD；celiang banjing对变量赋值
R3＝JGF；sudu对变量赋值
R4＝LDG；lingdian对变量赋值
R2＝R2/2对变量赋值
R60＝$AA_IM[X]使用系统变量对当前坐标进行提取
R61＝$AA_IM[Y]使用系统变量对当前坐标进行提取
R62＝$AA_IM[Z]使用系统变量对当前坐标进行提取
SPOS＝0主轴定向
MEAS＝1 SUPA G1 X＝R60+R2 F＝R3使用MEAS功能进行点位测量
STOPRE记录
G91增量模式
SUPA G1 X＝-1.5F100 回退
MEAS＝1 SUPA G1 X＝2 F＝100使用MEAS功能进行点位再次测量
STOPRE记录
R10＝$AA_MM1[X]提取单向点位值
G90 SUPA G1X＝R60 F＝R3移动至中心位置
STOPRE
G4 F1
SPOS＝180主轴旋转180°
G4 F1暂停
MEAS＝1 SUPA G1 X＝R60-R2 F＝R3使用MEAS功能进行点位测量
STOPRE之后同上
G91
G1 SUPA X＝1.5 F100
MEAS＝1 SUPA G1 X＝-2 F100
STOPRE
L900
R20＝$AA_MM1[X]
R11＝(R20+R10)/2X方向两点测量完后计算中点
G4 F1
G90 SUPA G1 X＝R11 Y＝R61 F＝R3之后同上测量Y方向
G4 F1
SPOS＝0
G4 F1
MEAS＝1 SUPA G1 Y＝R61+R2 F＝R3
STOPRE
G91
SUPA G1 Y＝-1.5 F100
MEAS＝1 SUPA G1 Y＝2 F100
STOPRE
L900
R30＝$AA_MM1[Y]
G90 SUPA G1 Y＝R61 F＝R3
STOPRE
G4 F1
SPOS＝180
G4 F1
G90
MEAS＝1 SUPA G1 Y＝R61-R2 F＝R3
STOPRE
G91 G1 SUPA Y＝1.5 F100
MEAS＝1 SUPA G1 Y＝-2 F100
STOPRE
L900
R40＝$AA_MM1[Y]
R12＝[R30+R40]/2计算Y方向中心位置
G90 SUPA G1 X＝R11 Y＝R12 F＝R3移动至中心位置
$P_UIFR[R5,X,TR]＝R11对机床参数中操作者需要赋值的零点偏置X位置进行赋值
$P_UIFR[R5,Y,TR]＝R12对机床参数中操作者需要赋值的零点偏置Y位置进行赋值
M17
之后加工程序前填加计算指令
EXTERN L8103(REAL,REAL,REAL,REAL)主程序中引导子程序参数调用
$P_UIFR[3,X,TR]＝理论中心点坐标值X
$P_UIFR[3,Y,TR]＝理论中心点坐标值Y
$P_UIFR[4,X,TR]＝理论角向点坐标值X
$P_UIFR[4,Y,TR]＝理论角向点坐标值Y
L8103(3,4,1,2) 对传递参数赋值1为G54 2为G55为之前测头采集数据位置这里引导子程序提取
M0
T...
G54
ROT Z＝R2 坐标系旋转指令旋转角度为子程序输出的固定的变量R2
.....之后为加工程序
M30
后台执行的自制子程序如下：
PROC L8103(REAL L_3,REAL L_4,REAL L_1,REAL L_2)SAVE 对子程序定义并保存
DEF REAL_R2,_R3,_R4,_R5,_R6,_R7,_R8,_R9,_R10,_R1 对子程序中使用的变量定义
DEF REAL_R12,_R13,_R14,_R15,_R16,_R17,_R18,_R19,_R11 对子程序中使用的变量定义
；SAN ZHOU SUANDIAN JIAOXIANG 使用自定义的程序变量可以有效避免主程序中的变量冲突
_R2＝$P_UIFR[L_3,X,TR] 从零点偏置中提取所需数据
_R3＝$P_UIFR[L_3,Y,TR] 从零点偏置中提取所需数据
_R4＝$P_UIFR[L_4,X,TR] 从零点偏置中提取所需数据
_R5＝$P_UIFR[L_4,Y,TR] 从零点偏置中提取所需数据
_R6＝$P_UIFR[L_1,X,TR] 从零点偏置中提取所需数据
_R7＝$P_UIFR[L_1,Y,TR] 从零点偏置中提取所需数据
_R8＝$P_UIFR[L_2,X,TR] 从零点偏置中提取所需数据
_R9＝$P_UIFR[L_2,Y,TR] 从零点偏置中提取所需数据
_R10＝ATAN2(_R5-_R3,_R4-_R2) 对角度进行计算数控系统中ATAN2直接计算出的是角度值
_R11＝ATAN2(_R9-_R7,_R8-_R6) 对角度进行计算数控系统中ATAN2直接计算出的是角度值
_R13＝SQRT((_R5-_R3)*(_R5-_R3)+(_R4-_R2)*(_R4-_R2)) 计算理论两点间距离
_R14＝SQRT((_R9-_R7)*(_R9-_R7)+(_R8-_R6)*(_R8-_R6)) 计算实际两点间距离
_R12＝_R11-_R10 得出旋转角度
IF_R12<180GOTOF N200
_R12＝_R12-360
N200 IF_R12>-180GOTOF N300
_R12＝360+_R12
根据操作者习惯输出一个相对较小的角度例如-15°和345°实际旋转的为一个角度这里通过判定输出的则为-15°相对数字较小
N300_R1＝_R14 输出实际长度
R3＝_R13-_R14 输出长度差用于操作者判断基准是否正常是否符合加工条件
R2＝_R12 输出角度值
M17 子程序结束跳转回主程序
若计算后理论长度与实际长度差R3值非常大则有可能为点位输入有误差。或工件之前加工有质量问题。