[发明专利]一种柔性生产线加工坐标系的动态生成方法

说明书

本发明公开了一种柔性生产线加工坐标系的动态生成方法。在生产线内任一台机床上选定一个标准托盘的固定位置为基准点；预先测定其机床原始坐标；在产品加工前调用用户变量自动生成该机床基准坐标系。然后在包含待加工产品、工装、标准托盘的编程环境下建立三者的理论位置关系；创建一个包含产品初始加工坐标系与机床基准坐标系位置关系的系统宏程序，自动生成机床环境下产品初始加工坐标系。最后在产品初始加工坐标系下创建自动测量找正程序；先测量产品的一个基准边，计算其角度偏差并自动补偿，生成过渡加工坐标系；再测量产品的X、Y、Z方向定位面，计算X、Y、Z方向上产品位置与过渡加工坐标系的位置偏差并修正，生成最终加工坐标系。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，特别是关于柔性生产线多台数控加工机床上动态生成工件数控加工坐标系的方法。

背景技术

在数字化加工领域，一切加工运动的数字化控制都是以加工坐标系为基准的。对于在数控机床上加工的每一项零件，首先必须建立特定的加工坐标系以及其与机床原始坐标系的映射关系。

随着加工技术逐渐向智能化方向发展，以数字化加工为基础，融合智能控制技术的柔性生产线制造模式越来越多的应用到加工制造领域。由于柔性生产线制造模式下，所有的机床加工及物流过程都是无人化运行状态，因此，传统的人机交互数控机床操作方式不再可行，数控加工前的对刀、找正以及设定加工坐标系等准备工作不能再依靠人来完成。

对于面向“小批量、多品种”产品制造的柔性生产线来说，快速精确地自动生成成百上千类不断变化的产品的加工坐标系一直是柔性生产线研制的难点。目前通常的解决办法，是针对每项产品，尽可能提高其工装夹具的精度，预先调整好产品在加工机床上的固定位置，并分配一个固定的加工坐标系。但这种传统的解决办法存在的不足也是明显的：对于产品装夹的精度大大提高，加大了自动化装夹系统的制造难度；对于装夹系统带来的误差难以消除，带来一定的产品精度损失，并且随着装夹系统的长期使用，进一步增加了误差波动的范围；特别是对于采用自动交换托盘加工的柔性生产线来说，托盘在机床间的分配调度具有不确定性，再次增加了产品在不同机床上加工的误差积累；此外，对于柔性生产线来说，产品类型变化大、数量多是其主要特点，也是其优势所在，而这种固化的坐标系建立方式对于成百上千类不断变化的产品来说，降低了生产线的柔性。

因此，在保证生产线产品柔性化加工的前提下，形成一种快速精确自动生成所有上线产品加工坐标系的方法，对于更广泛地推广柔性生产线先进制造模式，提升零件加工技术的智能化水平具有重要价值。

发明内容

本发明提供了一种在柔性生产线多台数控加工机床上动态生成工件数控加工坐标系的方法。通过本发明，能够使柔性生产线上任意一项产品，在任意一台数控机床内以无人化方式自动生成对应的加工坐标系，并实现自适应精度补偿以消除托盘交换、工装制造、工件装夹带来的误差。本发明由以下内容共同构成：

一种柔性生产线加工坐标系的动态生成方法，该方法由三部分内容构成：

第一步是柔性生产线内机床基准坐标系的自动生成方法。1)在柔性生产线内任意一台数控机床上，选定一个标准托盘上的固定位置作为基准点，该托盘在数控机床工作台上的位置是相对固定的；2)在柔性生产线内调试阶段，针对线内每台数控机床，预先测定该基准点在机床原始坐标系下的机械坐标，并以系统用户变量形式存储于机床控制系统的用户变量文件中；3)在产品进行自动化加工前，通过系统宏程序方式调用包含基准点机械坐标系统用户变量，自动生成该机床的基准坐标系。

第二步是柔性生产线待加工产品的初始加工坐标系的动态生成方法。

1)在包含待加工产品、工装、标准托盘的数控编程环境下，建立三者之间的理论位置关系并与实际加工保持一致；

2)在托盘基准点建立机床基准坐标系，同时在产品的定位点建立编程环境下的产品初始加工坐标系，该初始加工坐标系与机床基准坐标系可以是平移关系，也可以是平移+旋转关系；