起重機(jī)伸臂鉸點(diǎn)對(duì)稱(chēng)度在機(jī)檢測(cè)技術(shù)

■徐州重型機(jī)械有限公司 （江蘇 221004） 李 云

起重機(jī)伸臂鉸點(diǎn)對(duì)稱(chēng)度在機(jī)檢測(cè)技術(shù)

■徐州重型機(jī)械有限公司 （江蘇 221004） 李 云

以某型汽車(chē)起重機(jī)伸臂為研究對(duì)象，合理運(yùn)用SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的變量編制檢測(cè)程序，在伸臂加工完后，在機(jī)床上使用三維光電探頭檢測(cè)伸臂臂尾、變幅鉸點(diǎn)對(duì)稱(chēng)度，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，該方法合理可行，檢測(cè)效率及產(chǎn)品質(zhì)量有了明顯提高。

近年來(lái)，隨著先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床在各行業(yè)的應(yīng)用，使用機(jī)床的在線檢測(cè)功能檢測(cè)工件，已經(jīng)逐漸成為工廠提高產(chǎn)品質(zhì)量及加工效率的重要途徑。運(yùn)用機(jī)床的在線檢測(cè)功能可以準(zhǔn)確、高效地對(duì)加工完成后工件的尺寸及形位公差進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果生成誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)反饋到數(shù)控系統(tǒng)，能夠保證工件的尺寸精度及批量加工尺寸的一致性，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。使用系統(tǒng)變量編程不但能夠簡(jiǎn)化測(cè)量程序，對(duì)于用戶(hù)擴(kuò)展系統(tǒng)功能和掌握機(jī)床性能也有很大的幫助。

1. 設(shè)備情況

采用意大利COLGAR臥式雙面鏜銑加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為SIEMENS 840D。鏜桿直徑130mm。使用哈爾濱先鋒機(jī)電設(shè)備公司生產(chǎn)的EP40三維探頭。

2. 工件情況

如圖1所示為某型汽車(chē)起重機(jī)伸臂變幅鉸點(diǎn)處的剖視圖，如圖2所示為伸臂臂尾鉸點(diǎn)處的剖視圖。該伸臂在臥式雙面鏜銑加工中心上加工完成后，要求變幅鉸點(diǎn)的中分面相對(duì)于臂尾鉸點(diǎn)的中分面的對(duì)稱(chēng)度為0.5mm。該對(duì)稱(chēng)度超差容易引起汽車(chē)起重機(jī)伸臂伸出時(shí)旁彎及變幅油缸鉸點(diǎn)偏磨發(fā)響，所以伸臂加工完成后使用三維光電探頭進(jìn)行檢測(cè)很有必要，以方便工人及時(shí)修整工件。

3. EP40型接觸式三維測(cè)頭工作原理

EP40測(cè)頭采用導(dǎo)電式工作原理，將測(cè)頭圓柱夾持在刀柄上，再將刀柄安裝在機(jī)床主軸上，這時(shí)測(cè)針頂端的觸頭與機(jī)床主軸的基準(zhǔn)軸線就是相對(duì)固定的。當(dāng)操作者采用手動(dòng)方式控制機(jī)床移動(dòng)時(shí)，如果測(cè)針上的觸頭與被測(cè)工件（金屬件）有表面接觸，測(cè)頭內(nèi)部常開(kāi)狀態(tài)的電路通過(guò)機(jī)床和工件形成閉合回路，立即在測(cè)頭主體上發(fā)出聲光信號(hào)（見(jiàn)圖3），操作者可以通過(guò)測(cè)頭和工件精確接觸時(shí)的位置，確定工件被測(cè)點(diǎn)的實(shí)際機(jī)械坐標(biāo)值，然后通過(guò)測(cè)量程序以及各個(gè)被測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值計(jì)算出測(cè)量結(jié)果。

4. 測(cè)量過(guò)程及測(cè)量程序

（1）探頭碰觸工件操作技巧：Z軸手輪進(jìn)給擋位調(diào)到×1000，使探頭沿Z軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)至接觸被測(cè)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(cè)件脫離，再將手輪Z軸進(jìn)給擋位調(diào)到×100，探頭沿Z軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)至被測(cè)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Z軸進(jìn)給擋位調(diào)到×10、×1，重復(fù)上述操作，直至在×1擋位上，測(cè)頭接觸被測(cè)面，這樣得出的測(cè)量數(shù)據(jù)比較精確。

圖 1

圖 2

圖 3

（2）臂尾鉸點(diǎn)孔外端面處的測(cè)量：將臥式雙面對(duì)鏜加工中心的主機(jī)移動(dòng)到臂尾鉸點(diǎn)孔附近，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)滑枕及鏜桿的位置，使探頭輕輕碰觸臂尾鉸點(diǎn)孔外端面，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(jiàn)圖4），將機(jī)床操作界面切換到MDA模式并執(zhí)行以下測(cè)量程序。

R1=$AA_IM[Z]；記錄當(dāng)前位置Z軸（滑枕）機(jī)床坐標(biāo)系的數(shù)值

R2=$AA_IM[W]；記錄當(dāng)前位置W軸（鏜桿）機(jī)床坐標(biāo)系的數(shù)值

R3=R1+R2

執(zhí)行測(cè)量程序后，將主機(jī)滑枕及鏜桿沿Z軸正方向縮回，期間保持主機(jī)的X、Y軸坐標(biāo)不變，將探頭裝載到副機(jī)的主軸上，調(diào)整副機(jī)的X、Y軸坐標(biāo)，使其與主機(jī)保持相同，并在副機(jī)上重復(fù)上述過(guò)程。執(zhí)行測(cè)量程序時(shí)注意不要在AUTO模式下運(yùn)行該程序，否則數(shù)控系統(tǒng)會(huì)提示沒(méi)有使能并報(bào)警。

（3）變幅鉸點(diǎn)孔內(nèi)端面處的測(cè)量：將臥式雙面對(duì)鏜加工中心的副機(jī)移動(dòng)到變幅鉸點(diǎn)孔附近，重復(fù)上述操作過(guò)程，等探頭上的紅色顯示燈發(fā)亮，探頭接觸到工件時(shí)，停止手輪操作（見(jiàn)圖5），將機(jī)床操作界面切換到MDA模式并執(zhí)行以下測(cè)量程序。

R4=$AA_IM[Z]；記錄當(dāng)前位置Z軸（滑枕）機(jī)床坐標(biāo)系的數(shù)值

R5=$AA_IM[W]；記錄當(dāng)前位置W軸（鏜桿）機(jī)床坐標(biāo)系的數(shù)值

R6=R4+R5；

R7=ABS(R6-R3)/2；取臂尾、變幅鉸點(diǎn)端面坐標(biāo)的差值（絕對(duì)值）并除以2

執(zhí)行測(cè)量程序后，將副機(jī)滑枕及鏜桿沿Z軸正方向縮回，期間保持副機(jī)的X、Y軸坐標(biāo)不變，將探頭裝載到主機(jī)的主軸上，調(diào)整主機(jī)的X、Y軸坐標(biāo)，使其與副機(jī)保持相同，并在主機(jī)上重復(fù)上述測(cè)量過(guò)程。

5. 變幅、臂尾鉸點(diǎn)中分面對(duì)稱(chēng)度的計(jì)算

主機(jī)、副機(jī)數(shù)控系統(tǒng)里的參數(shù)R7之差，即為伸臂變幅鉸點(diǎn)中分面相對(duì)于臂尾鉸點(diǎn)中分面的對(duì)稱(chēng)度。將機(jī)床操作模式切換到JOG模式，按“MENUSELECT”鍵，然后按“參數(shù)”“R參數(shù)”，就會(huì)顯示測(cè)量程序中各參數(shù)的具體數(shù)值，例如，圖6所示為主機(jī)數(shù)控系統(tǒng)操作界面，顯示參數(shù)R7為140.61mm；圖7所示為副機(jī)數(shù)控系統(tǒng)操作界面，顯示參數(shù)R7為133.23mm，則該伸臂臂尾、變幅鉸點(diǎn)對(duì)稱(chēng)度為140.61mm－133.23mm=7.38mm，使用激光跟蹤儀對(duì)該工件對(duì)稱(chēng)度進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量值為7.27mm，說(shuō)明該方法合理可行。

圖 4

圖 6

圖 5

圖 7

20150119）