筆者提出的工件自動(dòng)定位，是使工件坐標(biāo)系自動(dòng)適應(yīng)機(jī)床的加工要求。此方法與傳統(tǒng)找正方法不同之處在于不是努力“擺正”工件，而是測(cè)出工件放在工作臺(tái)上的偏斜角度及偏移量，然后根據(jù)此偏角和偏移量，通過(guò)自動(dòng)修正零件的加工程序，保證加工出合格的工件。該方法可減少工件定位、裝夾所占用的輔助時(shí)間，較大限度地發(fā)揮數(shù)控加工的高效性。

　　圖1 機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系關(guān)系圖

　　1 工件自動(dòng)定位原理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　工件位置的測(cè)量

　　為說(shuō)明問(wèn)題并考慮實(shí)際裝夾情況，設(shè)工件只在xoy平面內(nèi)偏斜。當(dāng)工件安裝偏斜時(shí)，為確定機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系，應(yīng)首先測(cè)出工件所在位置。設(shè)圖1為安裝偏斜的工件，外輪廓為o'abc，x'o'y' 為工件坐標(biāo)系，xoy 為機(jī)床坐標(biāo)系。利用測(cè)量頭沿o'a 邊任意測(cè)量?jī)牲c(diǎn)，顯示出測(cè)頭中心坐標(biāo)( x1，y1)，( x2，y2)，再沿o'c 邊任意測(cè)出另外兩點(diǎn)( x3，y3)，( x4，y4)，由以上4 點(diǎn)并考慮測(cè)頭半徑r，可求出o'點(diǎn)坐標(biāo)值及o'a邊傾斜角a為

　　a=tan-1[( y2-y1)/( x2-x1)]

　　?x=( k1 x1-k2 x3-y1+y3)/(k1-k2)+rcos [(b+a)/2]/sin[(b-a)/2]

　　?y=[( k1 y3-k2 y1)+k1 k2 ( x1-x3)]/(k1-k2)+r sin[(b+a)/2]/sin[(b-a)/2]

　　式中：k1=tana

　　k2=tanb=( y3-y4)/(x3-x4)

　　圖2 程序框圖

　　坐標(biāo)變換

　　設(shè)在工件坐標(biāo)系x'o'y'下的某點(diǎn)坐標(biāo)值(x'，y')，若已知工件坐標(biāo)系x'o'y 相對(duì)機(jī)床坐標(biāo)系xoy平移?x、?y，并旋轉(zhuǎn)一角度a，在xoy 坐標(biāo)系下該點(diǎn)的坐標(biāo)值，可按下式求出為

　　x=x'cosa-y'sina+?x

　　y=x'sina+y'cosa+?y

　　自動(dòng)定位方法的實(shí)現(xiàn)及程序框圖

　　根據(jù)測(cè)量點(diǎn)求出a、?x、?y后，由坐標(biāo)變換公式，

　　可修正原數(shù)控代碼中的坐標(biāo)值，生成新的數(shù)控代碼，按新的數(shù)控代碼加工即可獲得與原方法相同的加工結(jié)果。

　　這一方法實(shí)際操作非常簡(jiǎn)便，即只需測(cè)出4個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值并將其輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算和修正原數(shù)控代碼的工作可由編制好的程序自動(dòng)完成。因只需作簡(jiǎn)單的計(jì)算和修正原數(shù)控代碼中的坐標(biāo)值，所編程序可方便地用borland c++實(shí)現(xiàn)，其程序框圖見(jiàn)圖2。

　　2 實(shí)例

　　如圖3 所示工件，加工內(nèi)腔體輪廓abcd，各點(diǎn)坐標(biāo)為a(10，10)、b(60，10)、c(60，40)、d(10，40)，圖中用箭頭標(biāo)出了走刀路線，原數(shù)控加工代碼為

　　n10 g90 g54 g00 x40.0 y30.0：

　　n11=15.0，

　　n12 g41 g01 x40.0 y10.0 f100 d01：

　　n13 x60.0 y10.0：

　　n14 x60.0 y40.0：

　　n15 x10.0 y40.0：

　　n16 x10.0 y10.0：

　　n17 x40.0 y10.0：

　　n18 g40 x40.0 y30.0：

　　……

　　圖3 加工實(shí)例

　　工件安裝偏斜后，已知測(cè)頭半徑r為10mm，經(jīng)測(cè)量得(10.92，-8.26)，(60.84，-5.64)，(-9.58，40.62)，(-8.01，10.66)，將其代入修改程序后，可輸出新的數(shù)控代碼為

　　n10 g90 g54 g00 x40.88 y33.25：

　　n11 z15.0：

　　n12 g41 g01 x41.92 y13.28 f100 d01：

　　n13 x61.89 y14.33：

　　n14 x60.32 y44.29：

　　n15 x10.39 y41.67：

　　n16 x11.96 y11.71：

　　n17 x41.92 y13.28：

　　n18 g40 x40.88 y33.25：

　　……

　　以新的數(shù)控代碼進(jìn)行加工即可獲得與原方法相同的加工結(jié)果，顯然加工精度不會(huì)改變。

　　3 結(jié)論

　　提出了以加工工件為基準(zhǔn)的自動(dòng)定位原理。該方法可放寬對(duì)工件安裝的要求，并可獲得與原方法相同的加工結(jié)果，對(duì)縮短工件安裝調(diào)整時(shí)間，提高生產(chǎn)效率有一定實(shí)際意義。