卧式加工中心巧设B轴回转中心坐标

杨志

山推工程机械股份有限公司 山东济宁 272073

1 序言

在实际生产加工中，卧式加工中心应用非常广泛，主要用来加工一些箱体类和壳体类的零件，这些箱体类的零件主要由各种平面和成组的孔组成。由于箱体类的零件内部大部分装的是齿轮，而齿轮又装在传动轴上，所以对这些成组的孔的同轴度要求非常高，一般是≤0.03mm。另外，箱体类的零件都比较大，孔距也比较大，在零件的一端进行一次镗削加工非常困难，刀具的长度需要很长，且容易产生振动。因此，在实际加工中常用B轴旋转180°的方法来进行两面加工，其中一面加工完成后，另一面的孔的定位就需要通过计算得出，以使机床移动到正确的位置[1,2]。采用这种加工方法，就必须知道B轴的回转中心在机械坐标系中的位置，也就是常说的回转中心的坐标。

2 B轴回转中心的确定

以FANUC 18iMB的系统为例，介绍确定回转中心的坐标值的方法。常用的快速且简单的方法是在主轴上装一个基准校棒或者一把精镗刀，在工作台上用磁力表座装夹一个千分表头（尽量靠近工作台中心），使表头的测头轴线与主轴轴线相垂直。采用手轮方式缓慢移动至校棒与千分表头相接触；然后上下移动Y轴，找到Y轴方向校棒的最高点，记录表头大针和小针的位置（大针一般通过移动X轴使其指示在零位）。此时不要移动各轴，记录当前X轴的机械坐标，标记好千分表头在校棒的位置，如图1所示。之后移动Y轴至安全位置。

图1 校棒位置示意

MDI方式使工作台旋转180°，也就是B轴旋转180°。为消除主轴的回转误差，主轴必须也旋转180°，用手轮方式缓慢移动到之前所标记的校棒的位置，如图2所示，移动X、Y和Z轴，找到校棒的最高点，并保证千分表头的大针和小针的位置与之前所记录的一样，记录当前X轴的机械坐标，这样就得到了X轴的两个机械坐标值。

图2 B轴旋转180°后校棒位置示意

回转中心的坐标就等于取得的两个X轴机械坐标值的平均值（带正负号），即（－519.92－782.08）/2＝－651。回转中心坐标可以用来进行工装的校正、工件坐标系的确认和工件的加工。

3 坐标系X轴坐标值确定

以某变速器箱体为例，箱体上需要加工3组同轴孔，要求同轴度为0.03mm，两孔的距离为543mm，也就是需要B轴旋转180°来调头加工。由于3组孔与底面拨叉式的配合面有位置要求，所以必须用工装通过一面两销的方式进行定位加工。由于在对工装进行装夹时，工装的原点不一定与回转中心的坐标相重合，所以必须设定G54和G55坐标系的X轴坐标值，这个值就是工装原点与回转中心的差值。这时就需要用到之前取得的回转中心的坐标值。

假设B轴0°时用的坐标系是G54，180°时用的坐标系是G55，首先在主轴上装夹一把刀，用M19对主轴进行准停。用磁力表座装夹一个千分表头并把它吸在刀具上，使表头的测头轴线与工装定位销轴线相垂直。用手轮方式缓慢移动到圆柱销位置并与其接触，来回移动Z轴，当到达圆柱销的最高点时停止移动，记录下此时千分表的大针与小针的位置，一般移动X轴使大针指示在零位。依次按下系统操作面板上的POS键、相对键、操作键、起源键、全部键和执行键，对相对坐标系中的所有轴的值进行清零，然后移动Y轴使其到达一个安全位置（见图3）。

图3 B轴0°时测量位置示意

如图4所示，旋转B轴至180°，对圆柱销的180°位置进行上述重复的操作，记录下在相对坐标系中的X值，通过计算可得G54坐标系与G55坐标系的坐标值。B轴在180°位置为G55坐标系，其X轴的值＝相对坐标系中的X值/2＋回转中心坐标＝29.16/2－651＝－636.42。B轴在0°位置为G54坐标系，其X轴的值＝－相对坐标系中的X值/2＋回转中心坐标＝－29.16/2－651＝－665.58。其余的Y轴和Z轴的值按正常的方法获得即可。

图4 B轴180°时测量位置示意

4 更改系统参数巧设回转中心

机床在正常使用情况下，开机后回参考点建立机械坐标系时，大部分机床数值显示的都是零，这是由参数1240控制的。由此可得，如果改变1240这个参数的值，使其相差一个回转中心的距离，就可以使机械坐标系的原点移动至与B轴回转中心相重合的位置。这样就不需要考虑回转中心的具体坐标值，因为它与机械坐标系的原点相重合。更改参数后B轴0°、180°时测量位置分别如图5、图6所示。G55工件坐标系X轴的值＝29.16/2＝14.58，G54工件坐标系X轴的值＝－29.16/2＝－14.58。当机床的机械坐标系原点改变时，其他参数也必须跟着改变，具体如下。

图5 更改参数后B轴0°时测量位置示意

图6 更改参数后B轴180°时测量位置示意

1）更改系统参数1240（第一参考点）X值，需要在原来的数值基础上减去一个回转中心坐标值。这个参数主要控制机床回参考点后，机械坐标所显示的坐标值。

2）更改系统参数1241（第二参考点）X值，需要在原来的数值基础上减去一个回转中心坐标值。这个参数主要牵连换刀点与换台点的位置。

3）更改系统参数1320（机床的正方向软限位），需要在原来的数值基础上减去一个回转中心坐标值。这个参数主要控制机床X轴正向极限位置。

4）更改系统参数1321（机床的负方向软限位），需要在原来的数值基础上减去一个回转中心坐标值。这个参数主要控制机床X轴负向极限位置。

5 结束语

根据本文方法设置完成后，机床就可以正常运行了。在设定工件坐标系的数值时，只需要考虑用千分表所取得相对坐标的数值，不需要再考虑回转中心的坐标，并且在G54与G55坐标系中X轴数值的绝对值大小是一致的，只是一个是正值，一个是负值。这样就形成了鲜明且直观的对比，有无输入错误一目了然，避免了工人在操作时出现失误。