卧式加工中心加工壳体类零件坐标的计算思路与方法

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壳体类零件是各类设备的重要构成部分，主要是孔与面的加工，并且各孔或面之间存在-定的形位误差，精度要求高，加工难度大。目前此类零件的加工主要为加工中心来实现。这就要求我们能快速、准确的确定零件加工各要素的坐标。

卧式加工中心主要用来加工复杂的零件，它可以- 次装夹来实现多工位的加工以满足零件的精度要。在使用加工中心进行程序编制时主要用到以下坐标系u 。

1 机床坐标系机床坐标系是数控加工中心自身都有的坐标系。机床工作台和主轴的移动位置，机床回转工作台都是根机床坐标系原点确定的。对于带有水平转台的卧式加工中心，转台中心相对机床原点坐标值是固定的。

2 零件坐标系零件图上用来确定零件几何元素位置的坐标系，称为零件坐标系。零件在机床上安装时，其坐标系原点可能与回转工作台中心重合，也可能不重合。

3 零件编程坐标系编程坐标系是编程人员为了编程方便而设的局部坐标系。加工时，零件装在夹具上，夹具装在转台上。

因此，为了建立零件编程坐标系和机床坐标系之间的关系，通常通过夹具上的零件编程坐标系相对转台中心位置来建立联系。

为了便于设置坐标系，-般使零件的坐标系与工作台的坐标系列化重合，这就加大了夹具设计及制造的难度，且由于加工及安装的原因，往往很难实现。为了方便操作，通常零件可装夹于工作台的任意位置，也就是说零件坐标系与机床台坐标系不重合。即在加工过程中，随着工作台的旋转，零件的坐标系不断改变。

如果要采用零点偏置的方法建立坐标系，则要建立多个坐标系，并且要测量工件在不同工位时的坐标值口1。

由于在各工位分别测量零点，受每次测量精度的影响，这种情况下建立的各坐标系之间相互独立，各坐标系之间没有联系。造成各工位下加工出来的各孔或面之间的位置误差不可控制。针对以上情况，需要我们-次测量，通过各加工要素间的关系来计算各工位下的坐标系。

3.1 计算思路由于工装设计 、安装、及零件结构等种种原因，零件在加工时的坐标系与机床坐标系不重合，如图1所示。工作台旋转后，-般搞不清楚加工空间孑L时需要计算哪些尺寸，造成计算因难。其实不论工作台如何旋转，有-点是不变的，即工作台中心点，且该点的坐标是已知的；还有-点也是我们知道的，即主轴中心与孑L中心在加工时-定是重合的。如我们不考虑y轴方向的尺寸则只需计算两个尺寸：1)工作台中心到孑L轴线的距离X；2)工作台中心到孔口端面的距离Z，如图2所示。

图1 零件坐标系与机床坐标系关系图3-2 计算方法图2 零件坐标系与机床坐标系关联尺寸图1)利用三角函数的知识计算：-般壳体类零件图纸会给定两定位孔的定位尺寸如Xab及Zab；定位孑L(夹具定位销)与零件设计中心的定位尺寸如髓 及Za；空间孔与零件设计中心的值 ，及z，如图3。因工装夹具与零件通过定位孑L来联接，定位关系-定。而机床工作台与工装夹具的关系未定，这就需要我们测量，即测量工装夹具在工作台零工位时的定位尺寸如及Za ，这样可以确定夹具在工作台上的位置。

上述尺寸确定后，我们可以根据三角函数的相关知识计算出 及z，如图4所示。

收稿 日期：2013-02-26作者简介：王晓庚(1973-)，男，山西阳高人，工程师，本科，研究方向：壳体类零件工艺设计及过程质量控制。E-mail：wangxiaogengmai###sohu.corn。

·l1O·第4期(总第134期) 王晓庚：卧式加工中心加工壳体类零件坐标的计算思路与方法 2013年8月图3 零件装夹后的相关尺寸图 图4 零件JjU-r尺寸计算图根据已知条件可计算出：DlO2Xa厂Xa，002Za-Za1。

2)利用各类制图软件：现在各类CAD软件已非常普及，我们可根据以上尺寸关系在CAD软件上绘制出图形 ，在图上直接求出 及Z的尺寸。

3)利用宏程序编制。通过以上公式，运用宏程序我们可以把壳体上待加工的各要素分别建立坐标系，让所有位置要素之间的坐标之间相互关联，以达到在出现误差后，我们可修改其中的-个坐标系后，就可使各坐标系准确无误。

我们假设工件主坐标系中y轴坐标值为C，机床B轴回转心距主轴端面距离为e，孔y轴坐标值为d。

#100xal#101zal#102e#1 10#100-xa#1 1 1#101--zal#112d#113ct#114x1#115Zl#116SQRT[#110"#110#111 #1111#l 17ATAN[#1 1 #H l J#1 l890--#1 13-#1 l7#1 19#1 10 cos[#1 18]#120--#1 10 SIN[#1 181坐标：#l14-#119z坐标：#l15#120y坐标 ：dG90G10L2P0X0Y0Z0B0G90 G10 L2 P1 X#1 10 Y#102 Z-[850#1 1 1B0(G54)G90 G10 L2 P2 X-替114-#1 191 Y#1 12 Z-[85o-(#u5#120)1B--[90-#1 121(G55)零件加工完毕后，对于难测工位下加工出来的零件要素，我们通过三坐标测量其尺寸的准确性及精确度，如有误差，我们可通过用三坐标测量易测工位下加工出来的要素坐标值换算出零件设计中心值与我们在该工位的工件坐标系的零点偏置值相比较，如有不符，可根据三坐标的测量值来较对我们的零点偏置值，使其保持-致，计算出我们测量工装夹具在工作台零工位时的定位尺寸如xal及zal的精确度；在工装重新装夹时，我们只需测量出xal及zal后，改变#100及#101的变量值即可。简化了计算步骤，从而提高效率。

应用上述方法，可减少测量次数，提高测量效率，消除多次测量产生的随机误差，提高工件坐标系的测量精度。对于有些工件某些工位，难以测量工件坐标系时，只能用此法在易测工位上，测出该工位的工件坐标系的零点偏置，通过计算，可求出难测工位工件坐标系的零点偏置，也避免了逐-测量时产生的各工位工件坐标系间的相对误差，提高了产品的质量。