WENTAST 自動測量系統的應用在WENDT D506 數控輥環磨床上的應用

陳冬梅

（南京鋼鐵集團有限公司，江蘇 南京 210035）

WENDT D506 數控輥環磨床專為加工硬質合金輥環而設計，由德國WENDT GmbH 公司制造，其數控系統使用的是SIEMENS 840D sl 三軸計算機數控(CNC)技術。硬質合金輥環槽間距、槽深的測量通過和控制系統融為一體的WENTAST自動測量系統來實現。此系統可以測量砂輪及輥環數據，如果磨削后尺寸超差，系統會自動報警提示，可以在磨削進行過程中進行編程，程序可存儲到U 盤上。標準RS232 接口可以外接PC，方便程序及數據管理，前期磨削的程序可重復使用，所有參數可以調出和存入，用于下次加工相同的轆環，重復精度極高。

1 設備主要結構和參數

1.1 設備主要結構

WENDT D506 數控輥環磨床主要由床身、磨削總成、工件總成、WENTAST 自動測量系統、液壓系統、氣動系統、磨削液冷卻系統、靜電除塵系統、控制系統組成。床身整體以及磨削總成、工件總成均采用抗震性能極強的灰口鑄鐵澆鑄，磨削進給兩軸由直徑63mm 的滾珠絲桿和交流伺服電機驅動。工件滑軌沿床身長度導軌方向移動，工件軸頭架安裝在其上面。工件滑軌的底部與床身緊固連接 井與工件滑軌成直角。液壓箱安裝在床腔后面，一個油嘴和一個泊位指示器位于磨床的左右兩邊。冷卻液的進出口位于磨床的左側，磨床右側是控制電柜，內部有電器控制、WENDT 控制系統，包含所有供給和輔助件以及可以任意擺動連接的操作控制面板，控制電柜配有強力冷卻系統。

1.2 設備主要參數（表1）

2 WENTAST 自動測量系統

WENTAST 自動測量系統是一個集成在控制系統內高精度二維電子測量系統，能自動測量輥環槽孔中心間距、槽深并能檢測槽型。砂輪和輥環的初始位置也可以通過WENTAST 自動測量，從而確保加工的一致性和可靠的磨削結果，所有的測量控制都融入程序中，任何數據均可以在磨削過程中自動獲取。對于需要修磨的輥環，僅通過測量可以自動計算出修磨量，磨床自動進行修磨，當測出的偏差超出允許尺寸公差時會自動修磨。該測量系統包括校正單元和測量單元兩部分。

校正單元安裝在工件軸滑板上，用來確定“X”和“Z”軸的補償值，確定砂輪外形中心點至測量裝置上紅寶石球中心的距離，如同工件軸頭那樣，校正單元可以手動移動，校正單元在縱向臺面上的夾具是通過鎖緊螺母和無扭曲螺栓、夾緊楔形塊和縱向臺面的夾緊面產生的摩擦力固定。校正單元的主要特點是它安裝在一對并列的精密導軌上，測量面上帶有菱形相對布直的測量尺，和磨削滑軌一起平行移動，并且在其測量行程內任何位置上，通過由程序控制的氣動夾緊裝置，不需要復位而安全地在任何位置定位。為防止冷卻液進入，校正單元充入壓縮空氣作保護氣，見圖1。

表1

圖1 校正單元裝置

測量單元安裝在磨削軸滑板上，它是用測量頭來確定工件表面及端面的位置，相應的用二維測量磨過的曲面或槽孔上預先選定的點。其測量單元的機械系統主要包括測頭、搖擺臂、支撐軸承和氣動旋轉驅動。為了取得測量數據，搖擺臂從靜止狀態旋轉180 度進入測量狀態，移動到最終位置時，通過氣動旋轉模塊來減震。當接近測量狀態時，搖擺臂的移動會通過減震器進一步減緩。在測量狀態時，搖擺臂處于預張力下由一個限位球支撐，搖擺軸通過一個雙向觸式球軸承支撐，絕對自由旋轉，見圖2。

圖2 測量單元裝置

3 WENTAST 自動測量系統的應用

3.1 校正單元的應用

校正單元的參考點通過手動接觸校正裝置和砂輪中心來確定。在每次更換砂輪后，須重新校正。校正可以精確定義探測頭和砂輪的相對距離，見圖3。

圖3 校正單元應用

校正操作如下：

（1）建立條件,X軸退后，停止砂輪，松開校正裝置，測量探頭回原位。

（2）用砂輪移動校正裝置，移動量為從X 軸參考點到接觸板行程中間的限位開關。如果中間的限位開關還未被激活，X 方向繼續移動，移動量為行程中間限位開關到行程終點限位開關距離的一半，在行程中間限位開關被激活后，繼續校正，激活終點限位開關后，在此位置夾住接觸板。

（3）X 軸退回。

（4）探測頭轉到工作位置。

（5）探頭接近右側和左側接觸板，計算出 offset Z的數值。

（6）X 軸退回，松開夾緊。

（7）砂輪外圓在編程參考點位置接近左接觸板端面，直到行程中間限位開關被壓到。

（8）在此位置夾住接觸板。

（9）探測頭靠近左接觸板端面，計算出偏移值 X。

（10）退回X 軸，松開夾緊，校正完成。

3.2 測量單元的應用

測量單元測量時，選定的測量點借助磨床“X”和“Z”軸靠近測量頭，一旦測量桿接觸后它即返回，通過它的微動開關給磨床控制系統一個信號。測量桿具有較寬的測量范圍，測量頭上的紅寶石通過螺紋連接可以方便更換，測量單元的靜止和測量位置都有信號轉換器控制，見圖4。

圖4 測量單元應用

在使用測量系統時，工件位置在磨削時自動測量得到。因此，下列誤差可以被補償:

（1）磨削主軸線性膨脹。

（2）砂輪法蘭安裝尺寸不精確。

（3）砂輪外圓不精確。

（4）工件主軸線性膨脹。

（5）工件裝夾軸向誤差。

（6）砂輪主軸和工件主軸在X 和Z 方向上的相對位置誤差。

在自動測量時，探測頭接觸輥環外圓、槽兩側和槽深，測量出偏差值，該偏差值為相對于輸入的X 磨削量而言，如果測量偏差值大于正公差，重磨請求被設為1，通過改變設置參數，操作者可以自己決定是否重磨。基于當前砂輪接觸點和探測頭與砂輪的偏移，結合測量點偏移X 和Z，探測頭在工件周邊和右端面的感應位置會被確定。在得出測量結果后，砂輪與工件的接觸點被修正，工件零點對應于磨削程序的測量，會被重修計算。

測量顯示輥環位置見圖5。

圖5 測量輥環位置

4 結語

WENTAST 自動測量系統在WENDT D506 數控輥環磨床中的應用，提高了加工精度，可達精度≤0.003 毫米，保證了輥環批量加工的一致性和可靠性，避免了由操作人員人工測量而產生的加工誤差，同時，節約了輥環加工時間，降低了操作人員的勞動強度，有良好的經濟效益。