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臥式加工中心是指機床主軸處于水平狀態(tài)的加工中心，這類機床通常配置一個繞固定軸線360度旋轉的分度工作臺，足Z三個直線坐標軸加一個回轉坐標軸，適合箱體類零件的加工，工件一次裝夾，除了安裝底面和頂面之外，可以完成至少四個側面的加工。

臥式加工中心加工零件時，每個角度平面都要建立工件坐標系。在0°、 90°、180°、270°這四個正交平面上，操作工可以方便的通過量棒或探頭等工具，測量工件偏置值，建立工件坐標系。但是，當加工非正交平面（如30° 平面）時，測量工件偏置是個繁瑣但必需要解決的問題。

確定非正交平面工件偏置的方法有多種，其中最常用的方法是，技術人員通過手工計算或者電腦繪圖確定。在計算之前，需要收集機床數(shù)據(jù)、零件數(shù)據(jù) 和現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)三個方面的信息，如表所示。其中機床數(shù)據(jù)和零件數(shù)據(jù)對于特定機床和零件是固定的，而現(xiàn)場數(shù)據(jù)需要零件在機床上裝夾、定位后才能測量，因此，出現(xiàn)了技術員等待操作工現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，而操作工等待技術員計算結果的現(xiàn)象，造成機床停機，降低了機床有效作業(yè)率。

為了解決非正交平面加工基準點工件偏置的計算問題，我們利用數(shù)控系統(tǒng) 的宏編程功能，開發(fā)了針對多種數(shù)控系統(tǒng)的宏程序，作為固定循環(huán)植人數(shù)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)任意角度平面工件偏置的自動創(chuàng)建功能，徹底解決了現(xiàn)場人工計算工件偏置的環(huán)節(jié)。下面以FANUC系統(tǒng)為例，介紹宏程序的開發(fā)過程和具體應用。

表人工計算工件偏置需要收集的數(shù)據(jù)信息

序號	數(shù)據(jù)類別	數(shù)據(jù)內容
1	機床數(shù)據(jù)	(1) 工作臺回轉中心的機床坐標值足之 (2) 工作臺旋轉角度正負規(guī)定，如順時針為正，還是逆時針為正
2	零件數(shù)據(jù)	(1) 非正交平面上，加工基準點相對于設計基準的坐標值足Z (2) 非正交平面的傾斜角度
3	現(xiàn)場數(shù)據(jù)	零件在擺正情況下，如0°面，作為計算參考基準點的足 Z坐標值

二、FANUC系統(tǒng)宏程序的編制

要實現(xiàn)“工件偏置”自動創(chuàng)建功能，需要利用數(shù)控系統(tǒng)的宏編程平臺，開發(fā)一個能夠根據(jù)已知條件，自動讀取參考基準點的現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，自動計算工件偏置數(shù)據(jù)并寫人數(shù)控系統(tǒng)的宏程序，然后將該宏程序存儲到數(shù)控系統(tǒng)內存中，作為機床定制固定循環(huán)使用，通過零件加工主程序中編制宏調用指令調用，實現(xiàn)各種非正交平面工件坐標系的自動創(chuàng)建.

按照上述思路，我們根據(jù)上面推導的數(shù)學計算模型，針對FANUC系統(tǒng)，開發(fā)了能夠根據(jù)已知數(shù)據(jù)，實現(xiàn)“工件偏置”自動計算和輸入的宏程序，宏程序結構及注釋如下。

三、宏調用指令及使用說明

根據(jù)編制的宏程序，我們確定 FANUC 系統(tǒng)的宏調用指令格式如下。

G65 P_ A_ X_ Y_ Z_ B_ H_

注釋：

G65 （宏調用指令）

P_ （調用的宏程序號，如 P7010）

A_ （參考基準點的工件偏置號，1-48 或 54-59，對應坐標系 G54.1 P1-P48 和 G54-G59）

X_（非正交平面坐標系原點相對于參考基準點的 X 坐標值，有 +/- 之別）

Y_（非正交平面坐標系原點相對于參考基準點的 Y 坐標值，有 +/- 之別）

Z_（非正交平面坐標系原點相對于參考基準點的Z坐標值，有+/-之別）

B_（旋轉角度）

H_（建立非正交平面坐標系的工件偏置號，1-48 或54-59，對應坐標系 G54.1 P1-P48 和 G54-G59，注意和A_ 中的不要相同）

四、宏程序特點及注意事項

(1) 該宏程序僅適用于工作臺順時針旋轉為正的機床，否則，需要適當調整。

(2) 針對不同的臥式加工中心，因回轉中心的機床坐標不同，需要查閱機床手冊或者根據(jù)實際校調數(shù)據(jù)，對宏程序中#4和#6的變量值進行調整，其中#4對應足 #6對應；

(3) 使用前，必需在零件“擺正”狀態(tài)下，建議為0°，測量參考基準點的坐標偏置值，輸人宏調用指令參數(shù)A指定的偏置中，如G54,建立計算基準點，供宏程序內部計算調用。

(4) 宏調用指令中，由參數(shù)A和H指定參考點偏置號和建立非正交平面工件零點偏置號，可以根據(jù)程序中非正交平面的數(shù)量，選擇G54—G59,或者G54.1 P1—P48，二者不能相同。

(5) 宏調用指令中，參數(shù)A和H要正確輸人，超出取值范圍的賦值將會觸發(fā)報警。

(6) 宏調用指令一般放在主程序的開始，零件有幾個非正交平面，就需要幾行宏調用指令，主程序執(zhí)行時，工件偏置自動計算，并寫人數(shù)控系統(tǒng)指定的工件偏置設定區(qū)，建立工件坐標系，供主程序調用。

五、效果驗證

宏程序編制完成后，為了驗證工件偏置自動創(chuàng)建功能的有效性，計算數(shù)據(jù)準確性，我們設計了5組不同數(shù)據(jù)，在公司兩臺配置FANUC 310i系統(tǒng)的臥式加工中心上進行驗證，采用的方法是分別在兩臺設備上進行不同旋轉角度的數(shù)值驗證，并將計算結果與CAD軟件繪圖采集的數(shù)據(jù)進行對比，二者計算結果完全一致。

六、結語

利用FANUC系統(tǒng)的宏編程技術，開發(fā)的臥式加工中心工件偏置自動創(chuàng)建功能，解決了臥式加工中心在加工非正交平面時，工件坐標系的建立難題，消除了人工重復計算工件偏置的環(huán)節(jié)，降低了技術人員的工作量和出錯率，減少了機床停機等待時間。

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基于FANUC系統(tǒng)開發(fā)臥式加工中心工件偏置自動創(chuàng)建功能

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