汽車起重機車架在機檢測技術

■徐州重型機械有限公司 （江蘇 221004） 李 云 滕 峰

汽車起重機車架在機檢測技術

■徐州重型機械有限公司 （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，通過實例闡述了SIEMENS數控系統宏程序編程的技巧，實踐證明該方法合理、有效。

汽車起重機的車架結構屬于大型工件，小噸位汽車起重機車架座圈為環鍛件，直徑大都在1 000mm以上，一般情況下數控加工都以座圈中心為程序原點，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，手工使用盒尺測量座圈圓心的方法效率低下、準確度不高，我們嘗試使用三維光電探頭結合SIEMENS數控系統高級編程語言，快速測量車架座圈圓心位置，并且自動將結果錄入機床工件坐標系中，解決了目前車架座圈對刀效率低下、準確度不高的問題。

1. 設備情況

設備名稱：龍門鉆銑鏜銑加工中心；數控系統：SIEMENS 840D；三維探頭規格：EP40；探頭廠家：哈爾濱先鋒機電設備公司。

2. 工件情況

圖1所示為某型汽車起重機車架結構，主要加工部位為座圈面，座圈為環鍛件，材質為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）測量采點過程。將龍門鉆銑加工中心的主軸移動到座圈內側邊緣附近，使用M03 S10指令使主軸低速旋轉，根據工況使用手輪調節滑枕位置，使探頭輕輕碰觸到座圈內側邊緣，等探頭上的紅色顯示燈發亮時，表示探頭接觸到工件，停止手輪操作（見圖3），將機床操作界面切換到MDA模式并執行以下測量程序：

R1=$AA_IM[X]；（記錄當前位置主軸的X機械坐標數值）

R2=$AA_IM[Y]；（記錄當前位置主軸的X機械坐標數值）

重復兩次以上過程，完成另外兩個點的坐標采集，三個點的坐標分別為（R1，R2）、(R3，R4)和(R5，R6)，注意采點時在車架座圈內側任意采集三個點即可，但是三個點不能處于同一直線上，采點時應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）程序計算座圈中心過程。西門子840D數控系統帶有三個點確定圓心的功能，指令為CALCDAT，根據數控系統說明編制了以下測量程序，采集完三個點的坐標后，在MDA模式執行下面的測量程序：

DEF REAL PT[3，2]；（定義數組，用于存放采集好的三個點坐標數據）

DEF REAL RES[3]；（定義數組，用于存放計算結果輸出數據）

DEF BOOL STATUS；（定義布爾型變量，用于判斷錯誤輸出）

PT[0，0]=SET(R1，R2，R3，R4，R5，R6)；（數組賦值）

STATUS=CALCDAT(PT，3，RES)；（指令運算）

R7=RES[0]；（R7為圓心坐標的橫坐標X軸數據）

R8=RES[1]；（R8為圓心坐標的縱坐標Y軸數據）

R9=RES[2]；（R9為座圈直徑與探頭直徑之和）

$P_UIFR[1，X，TR]=R7；（將圓心坐標的橫坐標X軸數據寫入G54工件坐標系）

$P_UIFR[1，Y，TR]=R8；（將圓心坐標的縱坐標Y軸數據寫入G54工件坐標系）

IF STATUS==FALSE GOTOF ERROR（如果三個點在一條直線上，報警提示錯誤，注意該條指令中共有兩個等號）

執行完程序之后，計算出的車架座圈圓心坐標被自動輸入到G54工件坐標系中，這樣就節省了操作工人手動對刀的過程，降低了工人的勞動強度。

（3）探頭碰觸車架座圈內側采點的操作技巧。手輪進給擋位調到×1000，使探頭沿X或Y軸方向運動至接觸被測端面，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，再將手輪進給擋位調到×100擋位，探頭運動至被測面，紅色指示燈亮時，控制手輪旋鈕反方向倒退一格，分別將手輪進給擋位調到×10、×1擋位，重復上述操作，直至在×1擋位上，測頭接觸被測面，這樣得出的測量數據比較精確。

4. 注意事項

執行完上述測量程序，自動對刀完成之后，要注意檢查工件坐標系的零點偏置情況，注意清除縮放、旋轉、鏡像以及基本零偏等與本次加工無關的坐標偏移指令，因為存在多重工件坐標系，所以基本零偏會一直生效，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”軟鍵，進入“零點偏置”界面，點擊“有效零偏+補償”軟鍵，點擊“詳細資料”軟鍵，將里面的各項參數清除即可（見圖4）。

圖4

5. 結語

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，此項研究對于擴展數控系統功能具有重要價值，有助于企業用戶提高加工效率和產品質量。

收稿日期：（20150424）