雷尼绍测头在铝合金车体加工中的应用

2017-04-27万景元

制造业自动化 2017年4期

关键词：坐标值零点机床

万景元

（中车唐山机车车辆有限公司，唐山 063035）

雷尼绍测头在铝合金车体加工中的应用

万景元

（中车唐山机车车辆有限公司，唐山 063035）

随着国内外轨道交通行业的迅猛发展, 铝合金高速动车组已成为轨道交通行业重要的交通工具之一。以西门子840D系统为基础，阐述了雷尼绍测头在CRH380高速动车组车体加工过程中的应用。通过使用雷尼绍探点及R参数，解决了手工编程中遇到的复杂计算问题，简化了数控程序，有效地提高了编程效率，加工效率，缩短了产品制造周期。

高速动车组；加工效率；雷尼绍；西门子840D

0 引言

随着机械加工技术的快速发展，数控机床越来越多地应用到生产实际中。虽然机床按照程序执行，加工时间短，效率高，但在工件找正、检查等辅助加工时间上并未缩短，甚至占到了整个过程的1/3以上。面对这些问题，采用雷尼绍测头，不仅可以避免重复编程，节省编程、调试时间，而且还具有机测量功能，确保机床生产运行的可靠，保证产品加工尺寸精度等。

1 雷尼绍测头在实际生产中的应用

1.1 机床A、C轴检测

在CRH380高速动车组车体生产线上，加工设备大多采用五轴数控机床。实际生产中，存在机床A、C两轴的误差引起工件加工后形状、尺寸误差的问题。因五轴数控机床电主轴复杂，故对A、C轴转动角度误差的测定较繁琐。传统的检测方法是在主轴上安装标准试棒，用百分表找出上下两点的差值，计算出角度误差。如图1所示。

图1 主轴检测

此方法操作较繁琐，花费时间，不适宜经常性检测。故可利用自动探点循环与三角函数相结合解决检测难的问题。即A轴检测：在机床合适部位安装一个标准块，在标准块上任取一点，使探头在A0C0时测量其坐标值R5，在A0C180时测量其坐标值R6，那么直线误差R19=(R5-R6)/2，A轴旋转中心到主轴端面的距离为301mm，探头长度228.7mm，即总长度为529.7mm。若A轴没有误差，C轴无论如何转动，A轴的位置保持不变，即R5=R6，角度误差为零；若A轴有误差，则以A轴旋转中心形成一个直角三角形，使用三角函数计算出A轴实际旋转误差为R8=Asin(R19/529.7)。如图2、图3所示。

图2 探点示意图

探点程序如下：

图3 三角函数示意图

同理C轴的旋转误差检测：在A轴角度误差已经纠正的前提下，在标准块上任取一点，使探头在A15C90时测量其坐标值R5，在A-15C90时测量其坐标R6，即以C轴旋转中心形成一个直角三角形，直线误差R19=(R5-R6)/2，垂直边长度为R15=529.7×tan(30)，使用三角函数计算出C轴实际旋转误差R9=Atan2(R19/R15)。

上述利用R参数检测A、C轴的旋转误差，经过实际生产验证，改善效果良好，现只需1～3min即可以完成对A、C轴的误差检测，极大的提高了产前准备效率、降低了劳动强度，保证了加工质量、加工精度。

1.2 工件自动找正

按照传统工艺要求，工件加工前需要安装定位元件、找正，操作比较繁琐，而利用840D数控系统中的雷尼绍测头，通过测量，将其赋值到零点偏置，便可直接将工件装卡到工作台，不需要精确定位。即：根据加工图纸对工件进行工艺分析，确定工件零点位置，建立一个粗零点，粗零点不需要很精确，同时在建立粗零点时，不需要定位元件与X、Y轴平行；在粗零点的基础上，调用测量程序在工件的基准上任测两点，得到两点的坐标值，即(X1，Y1)、(X2，Y2)，通过三角函数tanR105=(Y1-Y2)/(X1-X2)，可计算出工件的装卡位置和机床坐标系之间的夹角，把此角度值写入工件坐标系，对工件的粗零点进行校正，得到精确零偏，进而执行工件加工程序，完成工件加工。如图4所示。

图4 工件找正

测量程序如下：

【】【】

采用上述方法，能有效避免定位基准和设计基准不重合，而且依据设计基准在相应部位进行测量，能防止工件的过定位。对于一些大型难以找正的工件，可利用测量数值对工件坐标系进行校正，达到工件在机床坐标系空间内定位、找正的目的；对于一些零散小批量工件，可直接省略传统意义上的找正、定位步骤，通过测量找到工件在机床中的正确位置，避免繁琐的找正、定位，以及组合夹具的制作问题。