汽車起重機(jī)車架在機(jī)檢測技術(shù)

■徐州重型機(jī)械有限公司 （江蘇 221004） 李 云 滕 峰

汽車起重機(jī)車架在機(jī)檢測技術(shù)

■徐州重型機(jī)械有限公司 （江蘇 221004） 李 云 滕 峰

摘要：本文介紹了在龍門鉆銑加工中心上使用三維測頭EP40測量車架座圈圓心的方法，通過實(shí)例闡述了SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)宏程序編程的技巧，實(shí)踐證明該方法合理、有效。

汽車起重機(jī)的車架結(jié)構(gòu)屬于大型工件，小噸位汽車起重機(jī)車架座圈為環(huán)鍛件，直徑大都在1 000mm以上，一般情況下數(shù)控加工都以座圈中心為程序原點(diǎn)，這樣才能保證圓周分布的孔在車架座圈上位置分布均勻。加工車架座圈前，操作工人對刀時(shí)，手工使用盒尺測量座圈圓心的方法效率低下、準(zhǔn)確度不高，我們嘗試使用三維光電探頭結(jié)合SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)高級(jí)編程語言，快速測量車架座圈圓心位置，并且自動(dòng)將結(jié)果錄入機(jī)床工件坐標(biāo)系中，解決了目前車架座圈對刀效率低下、準(zhǔn)確度不高的問題。

1. 設(shè)備情況

設(shè)備名稱：龍門鉆銑鏜銑加工中心；數(shù)控系統(tǒng)：SIEMENS 840D；三維探頭規(guī)格：EP40；探頭廠家：哈爾濱先鋒機(jī)電設(shè)備公司。

2. 工件情況

圖1所示為某型汽車起重機(jī)車架結(jié)構(gòu)，主要加工部位為座圈面，座圈為環(huán)鍛件，材質(zhì)為Q460，加工工序依次為：銑面→鉆孔→攻螺紋。圖2所示為車架座圈面上螺紋孔的分布情況。

圖1

圖2

3. 測量過程及測量程序

（1）測量采點(diǎn)過程。將龍門鉆銑加工中心的主軸移動(dòng)到座圈內(nèi)側(cè)邊緣附近，使用M03 S10指令使主軸低速旋轉(zhuǎn)，根據(jù)工況使用手輪調(diào)節(jié)滑枕位置，使探頭輕輕碰觸到座圈內(nèi)側(cè)邊緣，等探頭上的紅色顯示燈發(fā)亮?xí)r，表示探頭接觸到工件，停止手輪操作（見圖3），將機(jī)床操作界面切換到MDA模式并執(zhí)行以下測量程序：

R1=$AA_IM[X]；（記錄當(dāng)前位置主軸的X機(jī)械坐標(biāo)數(shù)值）

R2=$AA_IM[Y]；（記錄當(dāng)前位置主軸的X機(jī)械坐標(biāo)數(shù)值）

重復(fù)兩次以上過程，完成另外兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)采集，三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（R1，R2）、(R3，R4)和(R5，R6)，注意采點(diǎn)時(shí)在車架座圈內(nèi)側(cè)任意采集三個(gè)點(diǎn)即可，但是三個(gè)點(diǎn)不能處于同一直線上，采點(diǎn)時(shí)應(yīng)該盡量選擇座圈光滑的部位，不要使三維探頭碰觸到焊渣、焊瘤。

圖3

（2）程序計(jì)算座圈中心過程。西門子840D數(shù)控系統(tǒng)帶有三個(gè)點(diǎn)確定圓心的功能，指令為CALCDAT，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明編制了以下測量程序，采集完三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)后，在MDA模式執(zhí)行下面的測量程序：

DEF REAL PT[3，2]；（定義數(shù)組，用于存放采集好的三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)）

DEF REAL RES[3]；（定義數(shù)組，用于存放計(jì)算結(jié)果輸出數(shù)據(jù)）

DEF BOOL STATUS；（定義布爾型變量，用于判斷錯(cuò)誤輸出）

PT[0，0]=SET(R1，R2，R3，R4，R5，R6)；（數(shù)組賦值）

STATUS=CALCDAT(PT，3，RES)；（指令運(yùn)算）

R7=RES[0]；（R7為圓心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)X軸數(shù)據(jù)）

R8=RES[1]；（R8為圓心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)Y軸數(shù)據(jù)）

R9=RES[2]；（R9為座圈直徑與探頭直徑之和）

$P_UIFR[1，X，TR]=R7；（將圓心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)X軸數(shù)據(jù)寫入G54工件坐標(biāo)系）

$P_UIFR[1，Y，TR]=R8；（將圓心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)Y軸數(shù)據(jù)寫入G54工件坐標(biāo)系）

IF STATUS==FALSE GOTOF ERROR（如果三個(gè)點(diǎn)在一條直線上，報(bào)警提示錯(cuò)誤，注意該條指令中共有兩個(gè)等號(hào)）

執(zhí)行完程序之后，計(jì)算出的車架座圈圓心坐標(biāo)被自動(dòng)輸入到G54工件坐標(biāo)系中，這樣就節(jié)省了操作工人手動(dòng)對刀的過程，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）探頭碰觸車架座圈內(nèi)側(cè)采點(diǎn)的操作技巧。手輪進(jìn)給擋位調(diào)到×1000，使探頭沿X或Y軸方向運(yùn)動(dòng)至接觸被測端面，紅色指示燈亮，手輪旋鈕反方向倒退一格，使探頭與被測件脫離，再將手輪進(jìn)給擋位調(diào)到×100擋位，探頭運(yùn)動(dòng)至被測面，紅色指示燈亮?xí)r，控制手輪旋鈕反方向倒退一格，分別將手輪進(jìn)給擋位調(diào)到×10、×1擋位，重復(fù)上述操作，直至在×1擋位上，測頭接觸被測面，這樣得出的測量數(shù)據(jù)比較精確。

4. 注意事項(xiàng)

執(zhí)行完上述測量程序，自動(dòng)對刀完成之后，要注意檢查工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)偏置情況，注意清除縮放、旋轉(zhuǎn)、鏡像以及基本零偏等與本次加工無關(guān)的坐標(biāo)偏移指令，因?yàn)榇嬖诙嘀毓ぜ鴺?biāo)系，所以基本零偏會(huì)一直生效，所以程序中使用G54、G53及G500等指令并不能取消零偏，只會(huì)疊加使用。取消零偏的過程為：先切換到JOG模式，按MENUSELECT軟鍵，再按“參數(shù)”軟鍵，進(jìn)入“零點(diǎn)偏置”界面，點(diǎn)擊“有效零偏+補(bǔ)償”軟鍵，點(diǎn)擊“詳細(xì)資料”軟鍵，將里面的各項(xiàng)參數(shù)清除即可（見圖4）。

圖4

5. 結(jié)語

在龍門鉆銑加工中心上使用三維測頭EP40測量車架座圈圓心的方法具有有效性和合理性，此項(xiàng)研究對于擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能具有重要價(jià)值，有助于企業(yè)用戶提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

收稿日期：（20150424）