臥式加工中心巧設(shè)B軸回轉(zhuǎn)中心坐標

楊志

山推工程機械股份有限公司 山東濟寧 272073

1 序言

在實際生產(chǎn)加工中，臥式加工中心應(yīng)用非常廣泛，主要用來加工一些箱體類和殼體類的零件，這些箱體類的零件主要由各種平面和成組的孔組成。由于箱體類的零件內(nèi)部大部分裝的是齒輪，而齒輪又裝在傳動軸上，所以對這些成組的孔的同軸度要求非常高，一般是≤0.03mm。另外，箱體類的零件都比較大，孔距也比較大，在零件的一端進行一次鏜削加工非常困難，刀具的長度需要很長，且容易產(chǎn)生振動。因此，在實際加工中常用B軸旋轉(zhuǎn)180°的方法來進行兩面加工，其中一面加工完成后，另一面的孔的定位就需要通過計算得出，以使機床移動到正確的位置[1,2]。采用這種加工方法，就必須知道B軸的回轉(zhuǎn)中心在機械坐標系中的位置，也就是常說的回轉(zhuǎn)中心的坐標。

2 B軸回轉(zhuǎn)中心的確定

以FANUC 18iMB的系統(tǒng)為例，介紹確定回轉(zhuǎn)中心的坐標值的方法。常用的快速且簡單的方法是在主軸上裝一個基準校棒或者一把精鏜刀，在工作臺上用磁力表座裝夾一個千分表頭（盡量靠近工作臺中心），使表頭的測頭軸線與主軸軸線相垂直。采用手輪方式緩慢移動至校棒與千分表頭相接觸；然后上下移動Y軸，找到Y(jié)軸方向校棒的最高點，記錄表頭大針和小針的位置（大針一般通過移動X軸使其指示在零位）。此時不要移動各軸，記錄當前X軸的機械坐標，標記好千分表頭在校棒的位置，如圖1所示。之后移動Y軸至安全位置。

圖1 校棒位置示意

MDI方式使工作臺旋轉(zhuǎn)180°，也就是B軸旋轉(zhuǎn)180°。為消除主軸的回轉(zhuǎn)誤差，主軸必須也旋轉(zhuǎn)180°，用手輪方式緩慢移動到之前所標記的校棒的位置，如圖2所示，移動X、Y和Z軸，找到校棒的最高點，并保證千分表頭的大針和小針的位置與之前所記錄的一樣，記錄當前X軸的機械坐標，這樣就得到了X軸的兩個機械坐標值。

圖2 B軸旋轉(zhuǎn)180°后校棒位置示意

回轉(zhuǎn)中心的坐標就等于取得的兩個X軸機械坐標值的平均值（帶正負號），即（－519.92－782.08）/2＝－651?；剞D(zhuǎn)中心坐標可以用來進行工裝的校正、工件坐標系的確認和工件的加工。

3 坐標系X軸坐標值確定

以某變速器箱體為例，箱體上需要加工3組同軸孔，要求同軸度為0.03mm，兩孔的距離為543mm，也就是需要B軸旋轉(zhuǎn)180°來調(diào)頭加工。由于3組孔與底面撥叉式的配合面有位置要求，所以必須用工裝通過一面兩銷的方式進行定位加工。由于在對工裝進行裝夾時，工裝的原點不一定與回轉(zhuǎn)中心的坐標相重合，所以必須設(shè)定G54和G55坐標系的X軸坐標值，這個值就是工裝原點與回轉(zhuǎn)中心的差值。這時就需要用到之前取得的回轉(zhuǎn)中心的坐標值。

假設(shè)B軸0°時用的坐標系是G54，180°時用的坐標系是G55，首先在主軸上裝夾一把刀，用M19對主軸進行準停。用磁力表座裝夾一個千分表頭并把它吸在刀具上，使表頭的測頭軸線與工裝定位銷軸線相垂直。用手輪方式緩慢移動到圓柱銷位置并與其接觸，來回移動Z軸，當?shù)竭_圓柱銷的最高點時停止移動，記錄下此時千分表的大針與小針的位置，一般移動X軸使大針指示在零位。依次按下系統(tǒng)操作面板上的POS鍵、相對鍵、操作鍵、起源鍵、全部鍵和執(zhí)行鍵，對相對坐標系中的所有軸的值進行清零，然后移動Y軸使其到達一個安全位置（見圖3）。

圖3 B軸0°時測量位置示意

如圖4所示，旋轉(zhuǎn)B軸至180°，對圓柱銷的180°位置進行上述重復(fù)的操作，記錄下在相對坐標系中的X值，通過計算可得G54坐標系與G55坐標系的坐標值。B軸在180°位置為G55坐標系，其X軸的值＝相對坐標系中的X值/2＋回轉(zhuǎn)中心坐標＝29.16/2－651＝－636.42。B軸在0°位置為G54坐標系，其X軸的值＝－相對坐標系中的X值/2＋回轉(zhuǎn)中心坐標＝－29.16/2－651＝－665.58。其余的Y軸和Z軸的值按正常的方法獲得即可。

圖4 B軸180°時測量位置示意

4 更改系統(tǒng)參數(shù)巧設(shè)回轉(zhuǎn)中心

機床在正常使用情況下，開機后回參考點建立機械坐標系時，大部分機床數(shù)值顯示的都是零，這是由參數(shù)1240控制的。由此可得，如果改變1240這個參數(shù)的值，使其相差一個回轉(zhuǎn)中心的距離，就可以使機械坐標系的原點移動至與B軸回轉(zhuǎn)中心相重合的位置。這樣就不需要考慮回轉(zhuǎn)中心的具體坐標值，因為它與機械坐標系的原點相重合。更改參數(shù)后B軸0°、180°時測量位置分別如圖5、圖6所示。G55工件坐標系X軸的值＝29.16/2＝14.58，G54工件坐標系X軸的值＝－29.16/2＝－14.58。當機床的機械坐標系原點改變時，其他參數(shù)也必須跟著改變，具體如下。

圖5 更改參數(shù)后B軸0°時測量位置示意

圖6 更改參數(shù)后B軸180°時測量位置示意

1）更改系統(tǒng)參數(shù)1240（第一參考點）X值，需要在原來的數(shù)值基礎(chǔ)上減去一個回轉(zhuǎn)中心坐標值。這個參數(shù)主要控制機床回參考點后，機械坐標所顯示的坐標值。

2）更改系統(tǒng)參數(shù)1241（第二參考點）X值，需要在原來的數(shù)值基礎(chǔ)上減去一個回轉(zhuǎn)中心坐標值。這個參數(shù)主要牽連換刀點與換臺點的位置。

3）更改系統(tǒng)參數(shù)1320（機床的正方向軟限位），需要在原來的數(shù)值基礎(chǔ)上減去一個回轉(zhuǎn)中心坐標值。這個參數(shù)主要控制機床X軸正向極限位置。

4）更改系統(tǒng)參數(shù)1321（機床的負方向軟限位），需要在原來的數(shù)值基礎(chǔ)上減去一個回轉(zhuǎn)中心坐標值。這個參數(shù)主要控制機床X軸負向極限位置。

5 結(jié)束語

根據(jù)本文方法設(shè)置完成后，機床就可以正常運行了。在設(shè)定工件坐標系的數(shù)值時，只需要考慮用千分表所取得相對坐標的數(shù)值，不需要再考慮回轉(zhuǎn)中心的坐標，并且在G54與G55坐標系中X軸數(shù)值的絕對值大小是一致的，只是一個是正值，一個是負值。這樣就形成了鮮明且直觀的對比，有無輸入錯誤一目了然，避免了工人在操作時出現(xiàn)失誤。