起重机伸臂铰点对称度在机检测技术

■徐州重型机械有限公司 （江苏 221004） 李 云

起重机伸臂铰点对称度在机检测技术

■徐州重型机械有限公司 （江苏 221004） 李 云

以某型汽车起重机伸臂为研究对象，合理运用SIEMENS数控系统的变量编制检测程序，在伸臂加工完后，在机床上使用三维光电探头检测伸臂臂尾、变幅铰点对称度，经过试验验证，该方法合理可行，检测效率及产品质量有了明显提高。

近年来，随着先进的数控机床在各行业的应用，使用机床的在线检测功能检测工件，已经逐渐成为工厂提高产品质量及加工效率的重要途径。运用机床的在线检测功能可以准确、高效地对加工完成后工件的尺寸及形位公差进行评价，根据测量结果生成误差补偿数据反馈到数控系统，能够保证工件的尺寸精度及批量加工尺寸的一致性，降低工人的劳动强度。使用系统变量编程不但能够简化测量程序，对于用户扩展系统功能和掌握机床性能也有很大的帮助。

1. 设备情况

采用意大利COLGAR卧式双面镗铣加工中心，数控系统为SIEMENS 840D。镗杆直径130mm。使用哈尔滨先锋机电设备公司生产的EP40三维探头。

2. 工件情况

如图1所示为某型汽车起重机伸臂变幅铰点处的剖视图，如图2所示为伸臂臂尾铰点处的剖视图。该伸臂在卧式双面镗铣加工中心上加工完成后，要求变幅铰点的中分面相对于臂尾铰点的中分面的对称度为0.5mm。该对称度超差容易引起汽车起重机伸臂伸出时旁弯及变幅油缸铰点偏磨发响，所以伸臂加工完成后使用三维光电探头进行检测很有必要，以方便工人及时修整工件。

3. EP40型接触式三维测头工作原理

EP40测头采用导电式工作原理，将测头圆柱夹持在刀柄上，再将刀柄安装在机床主轴上，这时测针顶端的触头与机床主轴的基准轴线就是相对固定的。当操作者采用手动方式控制机床移动时，如果测针上的触头与被测工件（金属件）有表面接触，测头内部常开状态的电路通过机床和工件形成闭合回路，立即在测头主体上发出声光信号（见图3），操作者可以通过测头和工件精确接触时的位置，确定工件被测点的实际机械坐标值，然后通过测量程序以及各个被测点的实际坐标值计算出测量结果。

4. 测量过程及测量程序

（1）探头碰触工件操作技巧：Z轴手轮进给挡位调到×1000，使探头沿Z轴负方向运动至接触被测端面，红色指示灯亮，手轮旋钮反方向倒退一格，使探头与被测件脱离，再将手轮Z轴进给挡位调到×100，探头沿Z轴负方向运动至被测面，红色指示灯亮时，控制手轮旋钮反方向倒退一格，分别将Z轴进给挡位调到×10、×1，重复上述操作，直至在×1挡位上，测头接触被测面，这样得出的测量数据比较精确。

图 1

图 2

图 3

（2）臂尾铰点孔外端面处的测量：将卧式双面对镗加工中心的主机移动到臂尾铰点孔附近，使用M03 S10指令使主轴低速旋转，根据工况使用手轮调节滑枕及镗杆的位置，使探头轻轻碰触臂尾铰点孔外端面，等探头上的红色显示灯发亮时，表示探头接触到工件，停止手轮操作（见图4），将机床操作界面切换到MDA模式并执行以下测量程序。

R1=$AA_IM[Z]；记录当前位置Z轴（滑枕）机床坐标系的数值

R2=$AA_IM[W]；记录当前位置W轴（镗杆）机床坐标系的数值

R3=R1+R2

执行测量程序后，将主机滑枕及镗杆沿Z轴正方向缩回，期间保持主机的X、Y轴坐标不变，将探头装载到副机的主轴上，调整副机的X、Y轴坐标，使其与主机保持相同，并在副机上重复上述过程。执行测量程序时注意不要在AUTO模式下运行该程序，否则数控系统会提示没有使能并报警。

（3）变幅铰点孔内端面处的测量：将卧式双面对镗加工中心的副机移动到变幅铰点孔附近，重复上述操作过程，等探头上的红色显示灯发亮，探头接触到工件时，停止手轮操作（见图5），将机床操作界面切换到MDA模式并执行以下测量程序。

R4=$AA_IM[Z]；记录当前位置Z轴（滑枕）机床坐标系的数值

R5=$AA_IM[W]；记录当前位置W轴（镗杆）机床坐标系的数值

R6=R4+R5；

R7=ABS(R6-R3)/2；取臂尾、变幅铰点端面坐标的差值（绝对值）并除以2

执行测量程序后，将副机滑枕及镗杆沿Z轴正方向缩回，期间保持副机的X、Y轴坐标不变，将探头装载到主机的主轴上，调整主机的X、Y轴坐标，使其与副机保持相同，并在主机上重复上述测量过程。

5. 变幅、臂尾铰点中分面对称度的计算

主机、副机数控系统里的参数R7之差，即为伸臂变幅铰点中分面相对于臂尾铰点中分面的对称度。将机床操作模式切换到JOG模式，按“MENUSELECT”键，然后按“参数”“R参数”，就会显示测量程序中各参数的具体数值，例如，图6所示为主机数控系统操作界面，显示参数R7为140.61mm；图7所示为副机数控系统操作界面，显示参数R7为133.23mm，则该伸臂臂尾、变幅铰点对称度为140.61mm－133.23mm=7.38mm，使用激光跟踪仪对该工件对称度进行检测，测量值为7.27mm，说明该方法合理可行。

图 4

图 6

图 5

图 7

20150119）