准确、快速地确定被加工零件的工件坐标系方法

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在数控机床的使用过程中，准确、快速地确定被加工零件的工件坐标系是生产合格零件的基础。对于数控车床和普通立式加工中心，工件坐标系的数目一般较少，其几何位里关系也较为简单，工件坐标系的确立相对而言比较容易；而装有回转工作台的加工中心，尤其是装有回转工作台的卧式加工中心，由于加工的零件复杂，建立的工件坐标系就比较多，我们如果全部采用测量法确定各个工件坐标系，不仅效率低，而且不可避免地存在着测量误差，为了减少误差，一般都要对每个工件坐标系重复测量，求出平均值，费工费力。
在实践中，我们采用了一种实测加计算确定工件坐标系的方法，整个的建立过程只需完整地测量一个工件坐标系即可，最大程度地降低了测量误差对建立坐标系的影响，加工零件的调整准备工时大大减少，零件加工的一次合格率明显上升。下面我们以装有回转工作台的卧式加工中心每隔90°分度对零件进行四面加工并建立四个工件坐标系为例，介绍工件坐标系的建立过程。
( b  i8 B' A, ]! f' L# k3 L# Q
# A+ p/ n4 x; Z图1
6 e9 m0 ~- E0 N; H  x( _# t/ W( l
$ p+ {* \( I  H' L: e" C* Q图2
7 A9 d- `+ I. H3 h3 X; i+ n首先，我们在建立工件坐标系之前，要精确地测定出机床各个坐标轴返回机床参考点后，主轴端面和中心相对工作台回转中心的X、Y、Z值（图1）,这个值对每台机床来说是各不相同但又是固定不变的，所以，此值精确的测定出以后可以长期使用。其次。通过实测法确定其中的一个工件坐标系，即确定出X1、Y1、Z1（图1），我们暂称它为坐标系1，其中:
?X=X1-X
- D& h! W: q7 S& u7 g& Z?Z=Z-Z1
( B$ r' f* k* F$ L* ^6 J5 `) U" K有了上面这些数值，其余的三个工件坐标系就能通过它们相互之间的几何关系被准确地计算出来。假设坐标系2为坐标系1逆时针旋转90°而得，根据图2我们可以看出:
  d# T; K+ I2 T3 {, \4 dX2=X+?Z=X+Z-Z1
Y2=Y1
Z2==Z+?X=Z+X1-X
5 b6 j+ s! |" G0 R: x5 V: v同样的将坐标系1逆时针旋转180°得到坐标系3
X3=X-?X=X-X1+X=2X-X1
; i$ S8 |( n5 d9 k- P% ^! K- h% M& yY3=Y1
Z3=Z+?Z=Z+Z-Z1=2Z-Z1
8 V: T5 G+ ]; j; i' i- v! H将坐标系1逆时针旋转270°得到坐标系4
5 {& w3 E6 Y, l8 u6 m% U0 Q0 @" ~X4=X-?Z=X-Z+Z1
7 a% v) m8 _- y. \4 d2 }Y4=Y1
. L1 b5 g8 B1 I# g2 U9 I% D* Q8 hZ4=Z-?X=Z-X1+X
由于后面的三个工件坐标系是在坐标系1的荃础上通过无误差的理论计算得出的，所以，我们只要保证坐标系1的精确度，就能满足其它坐标系的精度要求，这样我们就可以把测量重点放在一个环节上，工作效率大大提高。事实上，不仅仅是这四个特殊加工面的工件小标系可以如此确定，其它任主轴意分度的加工而都可以运用几何模型建立自己的计算公式、这里就不再赘述了。
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