本發(fā)明涉及一種多工位機床，特別是一種多工位機床的對刀方法。

背景技術(shù)：

1、天線罩是一種用于保護(hù)和隔離天線的外殼或罩子，主要用于保護(hù)天線系統(tǒng)內(nèi)部的天線免受外界惡劣環(huán)境的影響，同時減少與周圍環(huán)境的電磁干擾，目前廣泛應(yīng)用于各種制導(dǎo)和雷達(dá)系統(tǒng)中。天線罩不僅要起到對天線的保護(hù)作用，其本身還要具有良好的透波性能，而罩壁厚度是影響其電性能參數(shù)的一個重要因素。此外天線罩的外廓形對于一些制導(dǎo)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞄準(zhǔn)精度有著很大影響，因此為了使天線罩的罩壁厚度和外廓形狀達(dá)到其使用要求就需要實現(xiàn)對天線罩外廓面的高精度加工。

2、現(xiàn)在在工廠中對天線罩的加工及測量通常是分別進(jìn)行的，在一臺機床上對天線罩表面進(jìn)行磨削加工，加工完之后將天線罩拆卸下來，放到專用的大型測量設(shè)備如三坐標(biāo)機等儀器上進(jìn)行測量，檢測其尺寸是否達(dá)到要求。若不滿足要求，則需要重新將天線罩裝夾到機床上進(jìn)行加工，如此重復(fù)此過程，直至天線罩尺寸、電性能等參數(shù)滿足要求。但是這種加工方法費時費力，并且會因為重復(fù)裝夾而產(chǎn)生很大的加工和測量的誤差，而目前隨著天線罩的加工精度要求的不斷提高，就必須采用能夠集成測量和加工于一體的設(shè)備，使天線罩能夠在不反復(fù)裝夾的情況下，完成在機測量及磨削。而要實現(xiàn)設(shè)備高精度的測量加工一體化，高精度的對刀就顯得尤為重要。

3、由于異形天線罩的外廓面形狀及尺寸等因素，對機床的x軸有著最短500mm的行程范圍限制，若采取常見的平床身結(jié)構(gòu)，會使機床整體尺寸變得較大，也會提高機床本身的生產(chǎn)成本。因此為了降低成本以及使機床x軸行程滿足要求，機床結(jié)構(gòu)采取斜床身的類型。但是由于床身斜度的存在，與傳統(tǒng)水平床身機床相比，在進(jìn)行刀具定位時，操作者需要更加注意刀具與工件的相對位置關(guān)系，以確保加工精度。此外對于帶有測量模塊的斜床身機床對刀方法的研究較少，需要探索針對于斜床身多工位機床的對刀方法。

4、現(xiàn)有方法在對刀時，需要確定測量模塊和加工模塊的對刀點在機床中準(zhǔn)確坐標(biāo)值，使其能夠?qū)崿F(xiàn)測點與加工點的高精度匹配。當(dāng)前對于這種測量加工一體化的對刀方法通常是由人工來實現(xiàn)，對于測量模塊的對刀，其精度很大程度取決于傳感器的精度；但是對于加工模塊的對刀，工人的操作就時影響其精度的主要因素，因此工人自身的經(jīng)驗和水平就會對整個加工產(chǎn)生較大影響，并且容易出現(xiàn)較大的人為誤差，這樣就會使得最終的加工精度無法得到有效的保證。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、高精度的斜床身多工位機床的對刀方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種多工位機床的對刀方法，所述多工位機床包括床身、尾頂機構(gòu)、z向移動模組、傳感器固定板、線激光傳感器、x向移動模組、側(cè)銑頭、砂輪、中心支撐桿、聲發(fā)射傳感器、對刀塊和c軸旋轉(zhuǎn)模組；所述床身的上部結(jié)構(gòu)包括傾斜面和水平面，所述傾斜面與水平面之間的夾角為α；

3、所述z向移動模組安裝在床身的傾斜面上，x向移動模組安裝在z向移動模組上；所述尾頂機構(gòu)安裝在床身的水平面上的左側(cè)，所述c軸旋轉(zhuǎn)模組安裝在床身的水平面上的右側(cè)；尾頂機構(gòu)與c軸旋轉(zhuǎn)模組之間安裝異形天線罩；所述中心支撐桿的旋轉(zhuǎn)軸線與c軸旋轉(zhuǎn)模組的旋轉(zhuǎn)軸線重合；

4、所述線激光傳感器通過傳感器固定板安裝在x向移動模組上，線激光傳感器發(fā)射的激光線與機床傾斜面平行，并且所發(fā)射激光線的延長線與c軸旋轉(zhuǎn)模組的旋轉(zhuǎn)軸線相交；所述線激光傳感器的量程為60±8mm，在被測物與線激光傳感器之間為基準(zhǔn)距離60mm時，線激光傳感器的激光線長度為15mm；

5、所述砂輪通過側(cè)銑頭安裝在x向模組上，砂輪的旋轉(zhuǎn)軸線與c軸旋轉(zhuǎn)模組的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行并且兩旋轉(zhuǎn)軸線形成的平面與機床傾斜面平行；所述砂輪的標(biāo)準(zhǔn)半徑為r0＝120mm，厚度為h0＝40mm；

6、所述對刀塊為兩個半圓環(huán)形塊對接組成的環(huán)形塊，通過螺栓連接嵌套于中心支撐桿的圓柱面上；所述聲發(fā)射傳感器固定于對刀塊的左側(cè)端面，用于檢測對刀時砂輪是否與對刀塊接觸；所述對刀塊的內(nèi)圓半徑r1＝50mm，外圓半徑r2＝90mm，厚度h1＝50mm；

7、所述對刀方法，包括以下步驟：

8、a、線激光傳感器對刀

9、a1、設(shè)機床坐標(biāo)系om-xmymzm的原點為中心支撐桿的右側(cè)面圓心位置；坐標(biāo)系的zm軸平行于z向移動模組的運動方向，水平向左為zm軸的正方向；坐標(biāo)系的xm軸平行于x向移動模組的運動方向；坐標(biāo)系的ym軸垂直于zm軸和xm軸，方向遵循右手定則；z向移動模組帶動x向移動模組進(jìn)行左右運動；x向移動模組帶動線激光傳感器和砂輪沿x向?qū)к夁M(jìn)行上下移動；設(shè)線激光傳感器坐標(biāo)系op-xpypzp的原點為在與被測物之間為基準(zhǔn)距離60mm時的激光線的中點位置，其中xp軸和zp軸為線激光傳感器測量數(shù)據(jù)本身的坐標(biāo)軸，xp軸為激光線的水平方向，zp軸為線激光傳感器激光的射出方向；

10、a2、進(jìn)行線激光傳感器x軸對刀操作，通過執(zhí)行程序移動z向移動模組、x向移動模組，使線激光傳感器整條激光線打在對刀塊上的zp軸的測量示數(shù)均為0，記錄此時機床光柵尺的坐標(biāo)值為x1和z1，則得到線激光傳感器的坐標(biāo)系零點與對刀基準(zhǔn)點的x軸重合時，機床光柵尺的讀數(shù)為：

11、x線＝x1-r2

12、a3、進(jìn)行線激光傳感器z軸對刀操作，通過執(zhí)行程序移動x向移動模組至坐標(biāo)x1處，此時線激光傳感器的激光線長度為15mm，移動z向移動模組，使激光線的11-12mm打在對刀塊上，另外的3-4mm激光線超出對刀塊的右側(cè)端面，則此時激光線超出的3-4mm處于超量程范圍，測量結(jié)果顯示無示數(shù)；記錄激光坐標(biāo)零點右側(cè)有示數(shù)的第一個點在線激光傳感器坐標(biāo)系op-xpypzp下的坐標(biāo)值xp1和zp1，記錄此時機床光柵尺的坐標(biāo)值為x1和z2，則得到線激光傳感器的坐標(biāo)系零點與對刀基準(zhǔn)點的z軸重合時，機床光柵尺的讀數(shù)為：

13、z線＝z2+xp1

14、b、砂輪對刀

15、b1、設(shè)砂輪坐標(biāo)系og-xgygzg的原點為砂輪右側(cè)表面的圓心位置；砂輪坐標(biāo)系各軸的方向與機床坐標(biāo)系各軸的方向相同；

16、b2、進(jìn)行砂輪x軸對刀操作，通過執(zhí)行程序移動z向移動模組、x向移動模組，使砂輪移動到對刀塊外圓表面附近，之后讓砂輪以2000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；使x向移動模組沿x軸正方向運動，在移動過程中，利用聲發(fā)射傳感器檢測對刀塊的振動，當(dāng)砂輪與對刀塊接觸時，聲發(fā)射傳感器檢測的信號超過指定閾值，返回指令讓砂輪停止運動，記錄此時機床光柵尺的坐標(biāo)值為x3和z3；則得到砂輪坐標(biāo)系零點與對刀基準(zhǔn)點的x軸重合時，機床光柵尺的讀數(shù)為：

17、x砂＝x3-r2-r0

18、b3、進(jìn)行砂輪z軸對刀操作，通過執(zhí)行程序移動z向移動模組、x向移動模組，使砂輪移動到對刀塊右側(cè)表面附近，之后讓砂輪以2000r/min進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；使z向移動模組沿z軸正方向運動，在移動過程中，利用聲發(fā)射傳感器檢測對刀塊的振動，當(dāng)砂輪與對刀塊接觸時，聲發(fā)射傳感器檢測的信號超過指定閾值，返回指令讓砂輪停止運動，記錄此時機床光柵尺的坐標(biāo)值為x4和z4；則得到砂輪坐標(biāo)系零點與對刀基準(zhǔn)點的z軸重合時，機床光柵尺的讀數(shù)為：

19、z砂＝z4-h0

20、c、異形天線罩對刀

21、c1、異形天線罩為本機床的加工工件，其小端通過尾頂機構(gòu)進(jìn)行約束，大端通過夾具支撐板上的柔性夾具進(jìn)行裝夾定位。設(shè)工件坐標(biāo)系ow-xwywzw原點為異形天線罩的小端位置球形的中心軸線與大端面的交點；工件坐標(biāo)系ow-xwywzw坐標(biāo)系各軸的方向與機床坐標(biāo)系各軸的方向相同；

22、c2、進(jìn)行異形天線罩的z向?qū)Φ?，通過執(zhí)行程序移動x向移動模組，使線激光傳感器與異形天線罩外表面之間的距離在量程范圍內(nèi)，此時線激光傳感器的激光線長度為15mm，移動z向移動模組，使激光線的11-12mm打在對異形天線罩上，另外的3-4mm激光線超出異形天線罩的右側(cè)端面，則此時激光線超出的3-4mm處于超量程范圍，測量結(jié)果顯示無示數(shù)。記錄激光坐標(biāo)零點右側(cè)有示數(shù)的第一個點在線激光傳感器坐標(biāo)系op-xpypzp下的坐標(biāo)值xp2和zp2，記錄此時機床光柵尺的坐標(biāo)值為x5為z5，則得到此時工件坐標(biāo)系零點在機床坐標(biāo)系中的z軸坐標(biāo)為：

23、z罩＝z5+xp2

24、c3、進(jìn)行異形天線罩的c軸對刀，異形天線罩的外形為類似于三角錐形的軸對稱結(jié)構(gòu)，其c軸的零點以其底邊水平放置時為基準(zhǔn)。對刀時通過執(zhí)行程序首先將異形天線罩旋轉(zhuǎn)至以肉眼觀測為水平放置的位置，然后順時針旋轉(zhuǎn)25°，移動z向移動模組，使線激光傳感器移動至z5+x2的位置，移動x向移動模組使線激光傳感器的zp軸的測量示數(shù)均為0；保持線激光傳感器的位置不變，使異形天線罩順時針旋轉(zhuǎn)10°，記錄旋轉(zhuǎn)期間的線激光傳感器讀數(shù)及其相對應(yīng)的c坐標(biāo)。旋轉(zhuǎn)完成后，找到線激光傳感器測量數(shù)據(jù)中x軸所對應(yīng)的z值的最小值，并找出此時的機床光柵尺的坐標(biāo)值x6、z6和c6，則得到此時工件的c軸零點在機床坐標(biāo)系中的c軸坐標(biāo)為：

25、c罩＝c6-30。

26、進(jìn)一步地，所述夾角α的取值范圍為45°-75°。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

28、1、本發(fā)明包括測量模塊和加工模塊，能夠進(jìn)行測量加工一體化，避免了因多次裝夾而引起的加工誤差，并且只需要進(jìn)行一次找正和對刀，提高了加工效率。

29、2、本發(fā)明的對刀方式能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，很大程度上減少了人工找正和對刀引起的人為誤差。通過整個對刀過程，可以準(zhǔn)確的在機床坐標(biāo)系中找到線激光傳感器、砂輪、異形天線罩三者的對刀點的精確坐標(biāo)，將這三者與機床坐標(biāo)系建立起聯(lián)系，以實現(xiàn)后期的高精度加工。