雷尼紹測頭在鋁合金車體加工中的應用

萬景元

（中車唐山機車車輛有限公司，唐山 063035）

雷尼紹測頭在鋁合金車體加工中的應用

萬景元

（中車唐山機車車輛有限公司，唐山 063035）

隨著國內外軌道交通行業的迅猛發展, 鋁合金高速動車組已成為軌道交通行業重要的交通工具之一。以西門子840D系統為基礎，闡述了雷尼紹測頭在CRH380高速動車組車體加工過程中的應用。通過使用雷尼紹探點及R參數，解決了手工編程中遇到的復雜計算問題，簡化了數控程序，有效地提高了編程效率，加工效率，縮短了產品制造周期。

高速動車組；加工效率；雷尼紹；西門子840D

0 引言

隨著機械加工技術的快速發展，數控機床越來越多地應用到生產實際中。雖然機床按照程序執行，加工時間短，效率高，但在工件找正、檢查等輔助加工時間上并未縮短，甚至占到了整個過程的1/3以上。面對這些問題，采用雷尼紹測頭，不僅可以避免重復編程，節省編程、調試時間，而且還具有機測量功能，確保機床生產運行的可靠，保證產品加工尺寸精度等。

1 雷尼紹測頭在實際生產中的應用

1.1 機床A、C軸檢測

在CRH380高速動車組車體生產線上，加工設備大多采用五軸數控機床。實際生產中，存在機床A、C兩軸的誤差引起工件加工后形狀、尺寸誤差的問題。因五軸數控機床電主軸復雜，故對A、C軸轉動角度誤差的測定較繁瑣。傳統的檢測方法是在主軸上安裝標準試棒，用百分表找出上下兩點的差值，計算出角度誤差。如圖1所示。

圖1 主軸檢測

此方法操作較繁瑣，花費時間，不適宜經常性檢測。故可利用自動探點循環與三角函數相結合解決檢測難的問題。即A軸檢測：在機床合適部位安裝一個標準塊，在標準塊上任取一點，使探頭在A0C0時測量其坐標值R5，在A0C180時測量其坐標值R6，那么直線誤差R19=(R5-R6)/2，A軸旋轉中心到主軸端面的距離為301mm，探頭長度228.7mm，即總長度為529.7mm。若A軸沒有誤差，C軸無論如何轉動，A軸的位置保持不變，即R5=R6，角度誤差為零；若A軸有誤差，則以A軸旋轉中心形成一個直角三角形，使用三角函數計算出A軸實際旋轉誤差為R8=Asin(R19/529.7)。如圖2、圖3所示。

圖2 探點示意圖

探點程序如下：

圖3 三角函數示意圖

同理C軸的旋轉誤差檢測：在A軸角度誤差已經糾正的前提下，在標準塊上任取一點，使探頭在A15C90時測量其坐標值R5，在A-15C90時測量其坐標R6，即以C軸旋轉中心形成一個直角三角形，直線誤差R19=(R5-R6)/2，垂直邊長度為R15=529.7×tan(30)，使用三角函數計算出C軸實際旋轉誤差R9=Atan2(R19/R15)。

上述利用R參數檢測A、C軸的旋轉誤差，經過實際生產驗證，改善效果良好，現只需1～3min即可以完成對A、C軸的誤差檢測，極大的提高了產前準備效率、降低了勞動強度，保證了加工質量、加工精度。

1.2 工件自動找正

按照傳統工藝要求，工件加工前需要安裝定位元件、找正，操作比較繁瑣，而利用840D數控系統中的雷尼紹測頭，通過測量，將其賦值到零點偏置，便可直接將工件裝卡到工作臺，不需要精確定位。即：根據加工圖紙對工件進行工藝分析，確定工件零點位置，建立一個粗零點，粗零點不需要很精確，同時在建立粗零點時，不需要定位元件與X、Y軸平行；在粗零點的基礎上，調用測量程序在工件的基準上任測兩點，得到兩點的坐標值，即(X1，Y1)、(X2，Y2)，通過三角函數tanR105=(Y1-Y2)/(X1-X2)，可計算出工件的裝卡位置和機床坐標系之間的夾角，把此角度值寫入工件坐標系，對工件的粗零點進行校正，得到精確零偏，進而執行工件加工程序，完成工件加工。如圖4所示。

圖4 工件找正

測量程序如下：

【】【】

采用上述方法，能有效避免定位基準和設計基準不重合，而且依據設計基準在相應部位進行測量，能防止工件的過定位。對于一些大型難以找正的工件，可利用測量數值對工件坐標系進行校正，達到工件在機床坐標系空間內定位、找正的目的；對于一些零散小批量工件，可直接省略傳統意義上的找正、定位步驟，通過測量找到工件在機床中的正確位置，避免繁瑣的找正、定位，以及組合夾具的制作問題。

2 結論

本文主要闡述了840D數控系統雷尼紹測頭在鋁合金車體加工中的機床檢測，工件自動找正的應用。雷尼紹測頭與R變量的使用不僅可以避免重復編程，節省編程、調試時間，提高編程效率，降低編程差錯率，而且還可以為相似、特殊零件的數控編程起到很好的指導作用，降低操作者勞動強度，提高企業經濟效益。

[1] 杜軍.SIEMENS 數控系統參數編程-編程技巧與實例精解[M].北京:化學工業出版社,2013.

[2] 陳洪濤.數控加工工藝與編程[M].北京:高等教育出版社,2008.

[3] 李傳軍,王立萍.參數編程在數控銑床中的應用[J].煤礦機械,2006,22(9):121-123.

[4] 雷尼紹公司產品手冊.雷尼紹測量操作手冊[Z].

The application of renishaw probe on the processing of aluminum alloy body

WAN Jing-yuan

TH161

B

1009-0134(2017)04-0050-02

2016-12-26

中車唐山機車車輛有限公司科技項目（5212300-X442）

萬景元（1989 -），男，內蒙古赤峰人，助理工程師，碩士，研究方向為機械制造。