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臥式加工中心是指機(jī)床主軸處于水平狀態(tài)的加工中心，這類機(jī)床通常配置一個(gè)繞固定軸線360度旋轉(zhuǎn)的分度工作臺(tái)，足Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸加一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，適合箱體類零件的加工，工件一次裝夾，除了安裝底面和頂面之外，可以完成至少四個(gè)側(cè)面的加工。

臥式加工中心加工零件時(shí)，每個(gè)角度平面都要建立工件坐標(biāo)系。在0°、 90°、180°、270°這四個(gè)正交平面上，操作工可以方便的通過量棒或探頭等工具，測(cè)量工件偏置值，建立工件坐標(biāo)系。但是，當(dāng)加工非正交平面（如30° 平面）時(shí)，測(cè)量工件偏置是個(gè)繁瑣但必需要解決的問題。

確定非正交平面工件偏置的方法有多種，其中最常用的方法是，技術(shù)人員通過手工計(jì)算或者電腦繪圖確定。在計(jì)算之前，需要收集機(jī)床數(shù)據(jù)、零件數(shù)據(jù) 和現(xiàn)場測(cè)量數(shù)據(jù)三個(gè)方面的信息，如表所示。其中機(jī)床數(shù)據(jù)和零件數(shù)據(jù)對(duì)于特定機(jī)床和零件是固定的，而現(xiàn)場數(shù)據(jù)需要零件在機(jī)床上裝夾、定位后才能測(cè)量，因此，出現(xiàn)了技術(shù)員等待操作工現(xiàn)場實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，而操作工等待技術(shù)員計(jì)算結(jié)果的現(xiàn)象，造成機(jī)床停機(jī)，降低了機(jī)床有效作業(yè)率。

為了解決非正交平面加工基準(zhǔn)點(diǎn)工件偏置的計(jì)算問題，我們利用數(shù)控系統(tǒng) 的宏編程功能，開發(fā)了針對(duì)多種數(shù)控系統(tǒng)的宏程序，作為固定循環(huán)植人數(shù)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)任意角度平面工件偏置的自動(dòng)創(chuàng)建功能，徹底解決了現(xiàn)場人工計(jì)算工件偏置的環(huán)節(jié)。下面以FANUC系統(tǒng)為例，介紹宏程序的開發(fā)過程和具體應(yīng)用。

表人工計(jì)算工件偏置需要收集的數(shù)據(jù)信息

序號(hào)	數(shù)據(jù)類別	數(shù)據(jù)內(nèi)容
1	機(jī)床數(shù)據(jù)	(1) 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心的機(jī)床坐標(biāo)值足之 (2) 工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度正負(fù)規(guī)定，如順時(shí)針為正，還是逆時(shí)針為正
2	零件數(shù)據(jù)	(1) 非正交平面上，加工基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的坐標(biāo) 值足Z (2) 非正交平面的傾斜角度
3	現(xiàn)場數(shù)據(jù)	零件在擺正情況下，如0°面，作為計(jì)算參考基準(zhǔn)點(diǎn)的足 Z坐標(biāo)值

二、FANUC系統(tǒng)宏程序的編制

要實(shí)現(xiàn)“工件偏置”自動(dòng)創(chuàng)建功能，需要利用數(shù)控系統(tǒng)的宏編程平臺(tái)，開發(fā)一個(gè)能夠根據(jù)已知條件，自動(dòng)讀取參考基準(zhǔn)點(diǎn)的現(xiàn)場測(cè)量數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算工件偏置數(shù)據(jù)并寫人數(shù)控系統(tǒng)的宏程序，然后將該宏程序存儲(chǔ)到數(shù)控系統(tǒng)內(nèi) 存中，作為機(jī)床定制固定循環(huán)使用，通過零件加工主程序中編制宏調(diào)用指令調(diào)用，實(shí)現(xiàn)各種非正交平面工件坐標(biāo)系的自動(dòng)創(chuàng)建.

按照上述思路，我們根據(jù)上面推導(dǎo)的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，針對(duì)FANUC系統(tǒng)，開發(fā)了能夠根據(jù)已知數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“工件偏置”自動(dòng)計(jì)算和輸入的宏程序，宏程序結(jié)構(gòu)及注釋如下。

三、宏調(diào)用指令及使用說明

根據(jù)編制的宏程序，我們確定 FANUC 系統(tǒng)的宏調(diào)用指令格式如下。

G65 P_ A_ X_ Y_ Z_ B_ H_

注釋：

G65 （宏調(diào)用指令）

P_ （調(diào)用的宏程序號(hào)，如 P7010）

A_ （參考基準(zhǔn)點(diǎn)的工件偏置號(hào)，1-48 或 54-59，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系 G54.1 P1-P48 和 G54-G59）

X_（非正交平面坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)于參考基準(zhǔn)點(diǎn)的 X 坐標(biāo)值，有 +/- 之別）

Y_（非正交平面坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)于參考基準(zhǔn)點(diǎn)的 Y 坐標(biāo)值，有 +/- 之別）

Z_（非正交平面坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)于參考基準(zhǔn)點(diǎn)的Z坐標(biāo)值，有+/-之別）

B_（旋轉(zhuǎn)角度）

H_（建立非正交平面坐標(biāo)系的工件偏置號(hào)，1-48 或54-59，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系 G54.1 P1-P48 和 G54-G59，注意和A_ 中的不要相同）

四、宏程序特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

(1) 該宏程序僅適用于工作臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正的機(jī)床，否則，需要適當(dāng)調(diào)整。

(2) 針對(duì)不同的臥式加工中心，因回轉(zhuǎn)中心的機(jī)床坐標(biāo)不同，需要查閱機(jī)床手冊(cè)或者根據(jù)實(shí)際校調(diào)數(shù)據(jù)，對(duì)宏程序中#4和#6的變量值進(jìn)行調(diào)整，其中#4對(duì)應(yīng)足 #6對(duì)應(yīng)；

(3) 使用前，必需在零件“擺正”狀態(tài)下，建議為0°，測(cè)量參考基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)偏置值，輸人宏調(diào)用指令參數(shù)A指定的偏置中，如G54,建立計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)，供宏程序內(nèi)部計(jì) 算調(diào)用。

(4) 宏調(diào)用指令中，由參數(shù)A和H指定參考點(diǎn)偏置號(hào)和建立非正交平面工件零點(diǎn)偏置號(hào)，可以根據(jù)程序中非正交平面的數(shù)量，選擇G54—G59,或者G54.1 P1—P48，二者不能相同。

(5) 宏調(diào)用指令中，參數(shù)A和H要正確輸人，超出取值范圍的賦值將會(huì)觸發(fā)報(bào)警。

(6) 宏調(diào)用指令一般放在主程序的開始，零件有幾個(gè) 非正交平面，就需要幾行宏調(diào)用指令，主程序執(zhí)行時(shí)，工件偏置自動(dòng)計(jì)算，并寫人數(shù)控系統(tǒng)指定的工件偏置設(shè)定區(qū)，建立工件坐標(biāo)系，供主程序調(diào)用。

五、效果驗(yàn)證

宏程序編制完成后，為了驗(yàn)證工件偏置自動(dòng)創(chuàng)建功能的有效性，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，我們?cè)O(shè)計(jì)了5組不同數(shù)據(jù)，在公司兩臺(tái)配置FANUC 310i系統(tǒng)的臥式加工中心上進(jìn)行驗(yàn)證，采用的方法是分別在兩臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行不同旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)值驗(yàn)證，并將計(jì)算結(jié)果與CAD軟件繪圖采集的數(shù)據(jù)進(jìn) 行對(duì)比，二者計(jì)算結(jié)果完全一致。

六、結(jié)語

利用FANUC系統(tǒng)的宏編程技術(shù)，開發(fā)的臥式加工中心工件偏置自動(dòng)創(chuàng)建功能，解決了臥式加工中心在加工非正交平面時(shí)，工件坐標(biāo)系的建立難題，消除了人工重復(fù)計(jì) 算工件偏置的環(huán)節(jié)，降低了技術(shù)人員的工作量和出錯(cuò)率，減少了機(jī)床停機(jī)等待時(shí)間。

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基于FANUC系統(tǒng)開發(fā)臥式加工中心工件偏置自動(dòng)創(chuàng)建功能

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