引 言
臥式加工中心的工作臺一般可以旋轉(zhuǎn)，方便加工 箱體類等具有回轉(zhuǎn)特征的零件，自動化程度較高，可實 現(xiàn)一次裝卡多角度加工。但是旋轉(zhuǎn)角度后需要重新建立坐標系，因為上一個工位加工的特征很難與后續(xù)加工做到基準統(tǒng)一，存在多次建立坐標系產(chǎn)生的誤差。解決上述問題的傳統(tǒng)辦法是：裝卡時將零件的中心與工作臺回轉(zhuǎn)中心重合，或是在零件上做一個輔助工藝孔，旋轉(zhuǎn)后重新對刀建立坐標系。這兩種辦法均存在費時費力、自動化程度不高、誤差較大、受零件形狀的 局限等缺點。本文介紹一種用宏程序自動建立坐標系的方法，原理是：將測定的回轉(zhuǎn)中心機械坐標值作為旋轉(zhuǎn)中心點計算第一個對刀點旋轉(zhuǎn)一個角度后的坐標偏置量，并通過系統(tǒng)變量的方法寫到新的坐標系下。
１ 測定回轉(zhuǎn)中心機械坐標值
加工時用到的坐標系分為機械坐標系和工件坐標系。機械坐標系是表示機械固有位置的坐標系，工件坐標系是用于加工的坐標系（ｇ５４～ｇ５９）。自動建立坐標系指的是建立工件坐標系，可由坐標系設(shè)定功能或工件偏置測量等功能實現(xiàn)。
回轉(zhuǎn)中心是機床機械位置的固有點，我們將其機械坐標位置定義為（ｘ０，ｚ０）。其中，ｘ０ 是固定的，因主軸裝卡刀具不同，ｚ０ 是相對的，可以是相對于基準刀或是主軸端面的位置，這里我們選擇在基準刀下測
定ｚ０ 的相對位置。測定回轉(zhuǎn)中心時需要用到大理石方尺、基準刀或機床自帶的紅寶石探頭。測定回轉(zhuǎn)中心的具體過程如圖１所示。
（１）測定 ｘ０：將方尺固定在工作臺上，用尋邊器測定 ｘ１；工作臺旋轉(zhuǎn)１８０°，測定 ｘ２?；剞D(zhuǎn)中心 ｘ０ ＝（ｘ１＋ｘ２）／２。
（２）測定ｚ０：在０°時用基準刀測定ｚ１，旋轉(zhuǎn)１８０°，測定ｚ２。用千分尺測量方尺的長度ｌ，回轉(zhuǎn)中心ｚ０＝（ｚ１＋ｚ２－ｌ）／２。
圖１ 測定回轉(zhuǎn)中心示意圖
２ 建立數(shù)學(xué)模型
如圖２ 所示，ｏ１ 為機械坐標系原點，ｏ２ 為工作臺旋轉(zhuǎn)中心，ａ 為 ｇ５４ 的對刀點，ｂ 為工作臺旋轉(zhuǎn)α 角度后ａ 點的位置，ａｏ２ 與ｚ 軸形成的夾角為β，ｂｏ２ 與 ｚ 軸的夾角為ε，ａ 點的機械坐標值為（ｘａ，ｚａ），ｂ 點的機械坐標為（ｘｂ，ｚｂ），ｏ２ 的機械坐標為（ｘ２，ｚ２）。
圖２ 數(shù)學(xué)原理圖
３ 編寫宏程序
為了便于管理及避免使用者誤操作，將程序格式編為主程序和子程序，使用時只需打開主程序由主程序自動調(diào)用宏程序，將測定的回轉(zhuǎn)中心的機械坐標值填入子程序?qū)?yīng)的＃２１和＃２３的等式右邊，日常使用時子程序并不需要修改。以森精機 ｎｈｃ４０００ 三菱系統(tǒng)為例，其主程序自變量地址與局部變量的關(guān)系如表１所示。表１ 中，帶有 × 標記的自變量地址無法使用，但在 ｇ６６．１ 模式中可追加使用帶有＊ 標記的自變量地址；帶有－標記表示沒有對應(yīng)地址，帶有○標記表示可以正常調(diào)用該自變量地址。
表１ 主程序自變量地址與局部變量的關(guān)系
與工件坐標系（ｇ５４～ｇ５９）相關(guān)的系統(tǒng)變量地址如表２所示。表２ 表示與工件坐標系對應(yīng)的變量地址，使用變量編號＃５２０１～＃５３２ｎ，可讀取工件坐標系偏置數(shù)據(jù)或?qū)⒅荡搿?br>表２ 與工件坐標系（ｇ５４～ｇ５９）相關(guān)的系統(tǒng)變量地址
編寫的主程序如下：
ｏ１２３４
ｇ６５ｐ１０００ｂ＿ｅ＿；（ｂ 為回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度，ｅ 為回轉(zhuǎn)后新坐標系的存放位置 ｇ５５～ｇ５９，填寫數(shù)值５５～５９）ｍ３０；
編寫的子程序如下：
ｏ１０００
＃２１＝＿；（測定的回轉(zhuǎn)中心 ｘ 軸機械坐標）
＃２３＝＿；（測定的回轉(zhuǎn)中心ｚ 軸機械坐標）
＃１１＝ ＃５２２１；（調(diào)用 ｇ５４下 ｘ 機械坐標）
＃１３＝ ＃５２２３；（調(diào)用 ｇ５４下ｚ 機械坐標）
＃６＝ ＃１１－ ＃２１；（ｇ５４原點與回轉(zhuǎn)中心 ｘ 軸偏移量）
＃７＝ ＃１３－ ＃２３；（ｇ５４原點與回轉(zhuǎn)中心ｚ 軸偏移量）
＃８＝ａｔａｎ［＃６／＃７］；（根據(jù) ｘ、ｚ 兩個分向量求總向量與ｚ軸夾角）
＃９＝ ＃８－ ＃２；（回轉(zhuǎn)后的夾角，ｉｓｏ８４１標準的坐標軸規(guī)定，假定工件靜止，刀具運動，運動方向遵循右手定則，與數(shù)學(xué)規(guī)定的角度正 方向相反所以是減。也有機床例外，相應(yīng)的改為加號）
＃１０＝ ＃６／ｓｉｎ［＃８］；（ｇ５４原點與回轉(zhuǎn)中心斜線距離）
＃１５＝ ＃１０＊ｓｉｎ［＃９］；（回轉(zhuǎn)增加的 ｘ 方向距離）
＃１６＝ ＃１０＊ｃｏｓ［＃９］；（回轉(zhuǎn)增加的ｚ 方向距離）
＃２４＝ ＃２１＋ ＃１５；（回轉(zhuǎn)后的 ｘ 坐標）
＃２６＝ ＃２３＋ ＃１６；（回轉(zhuǎn)后的ｚ 坐標）
＃［［＃５－４］＊２０＋５２２１］＝ ＃２４；（將 ｘ 坐標返回到新建立的工件坐標系中）
＃［［＃５－４］＊２０＋５２２２］＝ ＃５２２２；（ｙ 維持不變）
＃［［＃５－４］＊２０＋５２２３］＝ ＃２６；（將ｚ 坐標返回到新建立的工件坐標系中）
＃［［＃５－４］＊２０＋５２２３］＝ ＃５２２４；（ｂ 軸原點維持不變，方便程序 ｂ０仍然回到 ｇ５４原始方向）
ｍ９９；
４ 程序驗證
正式加工零件前，首先驗證坐標轉(zhuǎn)換程序的精度及可靠性。在工作臺上裝卡一個標準驗棒，將 ｇ５４的原點設(shè)定在圓心，工作臺旋轉(zhuǎn)任意角度，運行主程序 ｏ１２３４，將新的坐標系原點設(shè)定在 ｇ５５，重新分中，與 ｇ５５ 原點進行比較。反復(fù)驗證，確保任意角度下零點跟隨，如果 有偏差可以微調(diào)工作臺回轉(zhuǎn)中心或是重新校定。
５ 結(jié) 語
通過宏程序?qū)崿F(xiàn)了加工過程中任意角度的零點跟隨，在實際生產(chǎn)中有較強的應(yīng)用價值。
（１）確保了加工過程中同一基準。只需要一次對刀，后續(xù)多個角度只需運算宏程序的主程序即可自動建立相應(yīng)工件坐標系，簡化了操作者的工作強度，同時確保了同一基準加工的所有特征，確保了特征之間的位置關(guān)系。
（２）簡化零件編程與計算。編制零件加工程序時只需把坐標系相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)一個角度，零點不產(chǎn)生偏移。不管零件的中心是否在工作臺中心，或是偏差多少，對 程序都沒有影響。
（３）拓展宏程序的應(yīng)用。手工編程是數(shù)控加工的基礎(chǔ)，宏程序是手工編程的精髓。通過巧妙地應(yīng)用宏程 序的系統(tǒng)變量參數(shù)，使計算結(jié)果自動填入數(shù)控系統(tǒng)中， 提升了數(shù)控的應(yīng)用水平，拓展了宏程序的應(yīng)用領(lǐng)域。
本文介紹的僅僅是宏程序用法的冰山一角，希望 能起到拋磚引玉的作用。宏程序非常簡潔，使用方便， 并且已經(jīng)在森精機 ｎｈｃ４０００臥式加工中心上做了驗證，非常可靠。