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當前位置: 首頁 > 新聞頻道 > 專業論文 > 數控車床加工編程中坐標變換
數控車床加工編程中坐標變換
來源:中國數控機床網   發表時間:2019-3-18 5:58:00  瀏覽次數:
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為了實現數控編程,數控機床規定了機床坐標系原點、機床點和編程原點,通過返回點操作來建立機床坐標系,使機床的機械坐標值為X=0、Z= 0.在出現:關機后重新接通電源、機床急停解除后、機床超程報警解除后,三種情況時,必須執行返回點的操作。

 

  數控加工主要依賴于數控編程,而數控編程則首先應解決好編程坐標系的確立問題。雖然數控系統能提供相應代碼來設立機床坐標系,但目前絕大多數NC編程都是針對具體的數控系統而言,方法各異,有時甚至很繁瑣。如把工件坐標系設定在工件的某一點,須考慮工件的裝夾及對刀易于實現。編程時首先要設定工件坐標系,在此坐標基礎上進行編程,再折算圖樣上的名義值,而坐標系設定不一,則編程尺寸變化很大,無法與圖樣名義值相符,所編寫的程序也就不同。最后到機床上加工時,不同的程序也就用不同的對刀方法實現。這些都給操作帶來不便,本文根據車床坐標系變換和對刀的實現手段這兩大算法,探索出一種面造資源,提高系統的經濟效益和反應靈活性。在系統管理層可以動態地重構供應鏈模型,并且很好地實現整體的信息集成。在中介代理層的幫助之下,敏捷制造單元可以動態地改變單元的資源結構或是通過與其他敏捷單元的協同完成任務。系統中的敏捷制造單元是充分自治的,它們可以自主決定本單元的生產計劃,它與上級之間并沒有嚴格的控制與被控制關系,系統管理層的控制器只起建議、監督和宏觀組織作用。

  基于MAS的敏捷供應鏈框架結構具有以下特點:1)系統具有可重用、可重組和可伸縮(Reusable,ReconfigurableScalable-RRS)的特點。2)系統中介代理層可以有效地實現節點間的松散耦合,降低網絡的通信負載。3)系統具有較強的健壯性。系統中絕大多數功能結點都具備獨立自主地作出局部決策的能力。

  本文研究了敏捷制造模式下的企業內部供應鏈系統,系統分析了敏捷供應鏈管理的內涵和實質,通過MAS為搭建企業內部供應鏈系統指出了一條途徑。

  今后還需要在基于MAS的集成機制研究方面作進一步的研究,如Legacy系統的封裝和重組,以及系統安全性(如代理的相互認證與授權、消息加密、簽名與驗證)的研究。

  在數控加工過程中,對操作者而言,最易出現誤差的因素主要是程序編制中的誤差和對刀誤差。一般情況下,用戶為了編程方便要建立工件坐標系,可以使用G92或G54等指令設置來建立,G92是工件坐標系設定指令,通過設定刀具起點(對刀點)相對于坐標原點到起點的相對位置建立工件坐標系,G92設置坐標系與機床坐標系無關。G54是預定的工件坐標系,它與機床坐標系有關。目前絕大多數機床數控系統均提供這兩種面向數控系統的操作模式。

  使用G92方法建立工件坐標系,有一個對刀過程,即使用G92在每次工作前或故障后,或更換加工不同的零件,需重新對刀來設置G92值,并且刀具只能在G92對刀點處起刀,加工后也必須返回到起刀點處才能重復加工。使用G54坐標系,雖可以在任意點起刀,也可以返回到任意點(工藝所允許的點)但存在一個把對好的G54(包括G55G59)各點值,輸入到計算機中,每把刀(每個工序)對應一個值,數控系統上電后默認的是G54值,極容易出錯,須在編程時格外注意。

  數控車床加工時往往有多把刀具,需建立一基準刀,其余各刀均以此為基準,依次對刀產生各刀的刀具補償值。如出現基準刀具損壞,則所有各刀的刀具補償值均發生改變,須全部重新對刀方可使用,增加操作工作量。

  數控加工編程是以所建立的工件坐標系為基準進行,零件圖樣尺寸要折算到工件坐標系中,也可以選其它方法,但都有一個折算關系,很難直接按零件圖樣上的名義值來編程。

  為了實現零件加工程序的編程值與零件圖樣上的名義值相符,減少對刀過程,避免由于基準刀具故障而帶來的諸多不便,需要一種面向用戶而不是數控系統的操作模式,擬采用坐標系變換,尋求的這種面向用戶的操作模式就是車床坐標系變換和對刀的實現手段這兩大算法。在此基礎上再針對語言格式和操作模式就可實現實質加工。

  由于現實中編程原點與絕對零點(即車加工平面的坐標原點或機床點)是不重合的,為了實行零件加工程序的編程值與零件圖樣上的名義值相符,采用坐標系變換,它是線性的,滿足迭加原理。

  背景坐標系設夕為編程坐標系零點,它相對于絕對零點O的位置僅與r有景坐標系。設有一點(零件加工平面上)M在XOZ中為r,在X'Of中為/,則有:/=r(矢量)Z'坐標系選取要合適,滿足零件所需加工平面全部落入有界平面n內。構造r的目的是為了使零件加工程序編程后與零件圖樣的名義值相符。這樣程序僅僅為勾勒出零件形狀,而與零件實際尺寸無關,靠刀具(刀尖)移動來實現,通過返回點建立背景坐標系。

  X,'中完成)見)= +zrk,其零件的名義值在勺矢量為/=x,+z,k,其中x,z'值即在對刀過程中數控系統上顯示的當前坐標值。

  刀具(刀尖)坐標系而這兩個值,就是所需的刀具偏置值,并將其存入計算機中,即用顯示值減去該把刀所碰到零件的點的名義值。

  合并rp=r‘一rj和r’=r一ro兩式rp=r―r―rj這就是車床坐標系變換公式。

  有一個零件,A點在圖樣上名義值為x= 200即為rp值。

  圖樣名義值與背景坐標系關系系X,把某把刀(J01)的刀尖對到A點,此時計算機屏幕232.399,此值即為r,則根據車床坐標系變換公式rj=/一rp一432.399,并將此值存儲在計算機中作為該把刀的偏置值(J0101)。

  確定一個換刀點M此點在背景坐標系X,'中的坐標值為x=80z =―109(換刀點M應保證不存在刀具干涉為宜)。

  T0101(換1號刀并調1號刀補)刀具(尖)移動到M點,工件坐標系顯示為(r/=這樣就建立了刀具(尖)在XjOrYr中的坐標變換,可以進行名義值編寫的程序,并可使刀具在任意點起刀(避免刀具干涉為宜),也可以在任意點換刀。

  在運用上述公式時,r和r都易實現,前者是在點位置重新定義坐標系,后者是在回點求得。rr的實現是面向用戶的第二大算法之一,即對刀實現手段。靠人根據計算值輸入到計算機的偏置表中。

  軟實現:即不移動伺服軸,但一定要取消上一把刀的rr,再將當前的rr調入。此最大的優點是節省時間。它在每進行一次rr變換時,都能在背景坐標系X'O'Z'中建立一個與之相適應的刀具(尖)坐標系。

  硬實現:即通過移動伺服軸,用當前位置來適應背景坐標系XZZ'的位置,它也可以進行rr變換,但rr不是獨立的(有基準),靠移動來找它在背景坐標系的位置,是單坐標系統,延長加工時間,有進刀補和退刀補的問題。

  在上例中,如用第二把刀(702)的刀尖對到A點,此時計算機屏幕上顯示:x=―129.096z=―202399,此值即為新的rZ則根據車床坐標系變換公式rr計算m 096,z=―402399,并將此值存儲在計算機中作為該把刀的偏置M此點在背景坐標系X' O'Z'中的坐標值為x應保證不存在刀具干涉為宜)。

  多把刀具坐標變換關系T0202(換1號刀并調1號刀補)刀具移動到M點,工件坐標系顯示為(rn=rm很明顯在同一個換刀點建立了新的與之相適應的刀具(尖)坐標系(N點),而且是在同一個背景坐標系XrOrYr下變換有相同的基準。是軟實現即不移動伺服軸,節省了時間。

  如要硬實現,必須保證N點與M點重合,則伺服軸將移動m―rri可以看出,能進行rr變換,但rr不是獨立的(有基準),靠移動來找它在背景坐標系的位置。

  最后,在理解車床坐標系變換和對刀實現的基礎上,再用具體的數控語言,結合工藝,編程加工。

  說明零件的加工尺寸的實現是由一系列的坐標變換迭加而成,而且有相同的零點,即機床點。

  每一把刀都獨立對刀而得到刀具偏置值(相同的方法),如某把刀損壞,則只需更改該把刀(重求)可繼續加工,不影響其它刀具。

  如有人為原因修改數控系統坐標值,只須執行返回點操作后,重新建立背景坐標系X'OZZ就可恢復所有刀具(尖)坐標變換rr,不需重新對刀。

  零件尺寸的最終實現可以通過修改刀尖坐標變換rr來完成。修改值為:名義值一實測值=差值。

  把此差值作為刀具(尖)補償值(磨耗)。實測值大,就改小刀具偏置值,計算機可進行自動補償。

  在進行換刀操作時,應執行000撤消刀補。

  本文采用車床坐標系變換和相對坐標對刀的兩大實時算法,尋求出一種面向用戶的簡易操作模式,實現了零件加工程序的編程值與零件圖樣上名義值的動態對應,減少了對刀過程,避免了由于基準刀具故障而帶來的諸多不便。采用這種方法,對車床上的多把刀具,只須各自獨立對刀,不需建立基準刀,所有各刀均有自己的刀具補償值,為用戶進行數控加工提供了良好的操作模式。

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