機床車磨滾道在線測量功能開發

周冬

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161000）

1 概述

隨著科技進步和人工智能的快速發展，自動化內涵不斷深化，其中金屬加工自動化產品靈活多樣，既可提供從項目規劃、實施到交鑰匙總包，也可以提供其中某一部分的服務。業務的核心在于加工工藝、工裝夾具、在線測量與自動化的設計和系統集成。

高精度車磨床是公司最近開發的用于軸承內外滾道加工的新產品，具有軸承滾道車削和磨削，軸承滾道在線測量功能。

較大型軸承滾道加工，傳統的測量方法是在滾道加工完成后，由兩名操作工各執專用長桿檢尺一端，兩人端平檢尺，一人找好固定點由另一人主測，測量后把檢尺送至車間檢定間與標準值進行比對得出，測量一次至少需要十三、四分鐘。

長桿檢尺2、3 米長，測量難度較大，環節多、效率低、誤差大。因此車磨床滾道在線測量功能開發是必要的。

2 研究的方法

2.1 制作滾道測量人機操作界面及測量程序

在上面測量操作界面中送入圖紙要求的滾道圓弧半徑，和粗測的工件上端直徑等值，通過這種方式給相關R 參數賦值。編寫含有這些R 參數的測量程序，執行測量程序就可測出滾道上同側不同三點的坐標值。程序根據此三點坐標計算出滾道上球心坐標并在測量人機界面上顯示。賦值給R 參數并編入磨削程序，以此確定下次磨削的起始點。

測量循環是用于解決特定測量任務的普通子程序，可以在具體問題上通過參數匹配測量任務。工件測量時測量頭象一個刀具一樣在夾緊的工件上運行并獲取測量值。通過柔性測量循環結構完成幾乎所有的機床中待處理的測量任務。

編程時必須注意：

在調用前取消選擇刀具半徑補償（G40）。

之前定義好全部參數。

循環最遲在第5 個程序界面中調用。

對于單位系統，可以通過切換的技術數據在編程的與基本系統有偏差的單位系統中測量。

可以用有效的G70, G700 切換到 公制 基本系統。

可以用有效的G71, G710 切換到 英制 基本系統。

測量循環使用自身的GUD 和LUD 變量（全局用戶數據和局部用戶數據）。通過NC 機床數據配置為此所需的存儲器區域。對存儲器空間相關的GUD 變量要求在裝載數據模塊GUD5和GUD6 時產生！若要安裝功能“在JOG 方式下測量”，則還需要裝載數據模塊GUD7。LUD 變量只在用于程序或者循環的運行時間時才生成。這樣，為此所需的存儲器空間（DRAM）在程序處理期間按要求被占用。應該給該LUD 存儲器配置足夠的預留空間，因為在程序處理不同的階段中可能會通過NC 出現一個重要的不同存儲器空間要求。

2.2 測量方法

把緊測量支架、測頭座，調試測頭確保觸發后動作正確，利用用戶加工后產品作為測量對象。使接觸式測頭從垂直方向、水平方向、法線方向接觸滾道上三個點，計算得到的滾道球心坐標值。經多次比較發現從垂直方向、法線方向測量誤差大，數據不如從水平方向測量穩定。

2.3 三個接觸點標定

先標定要測三個接觸點，垂直方向運行到要測點的W 坐標, 探針水平方向接近滾道用塞尺檢測并記下此點水平坐標a，用測量程序測出此點水平坐標b，則標定值為c=b-a。以此方法依次標定測量時接觸的三個點。在滾道測量程序中測定坐標減去標定值c 即為該點的實際水平坐標。

3 滾道測量結構特點

高精度車磨床滾道測量的結構是左側選用外購的力士樂十字滑臺，十字滑臺上裝有雷尼紹公司的接觸式測頭。

由于沒有檢測誤差變化的傳感器，只能修改測量程序，增加水平方向、垂直方向的溫度變化補償程序。（水平方向測量工件上端直徑值與實測值相減做補償值，垂直方向測量工件下端基準點與工件W 方向零點相減做補償值。）

再次測量數據比較穩定。經過多次測量、調整修改測量程序，最終測量誤差穩定在20 微米以內，測量程序運行時間3 分30 秒,照老式測量方法縮短了時間，提高了測量精度，滿足了用戶測量要求。并且測量結果可打印。

4 測量情況介紹

在用戶調試滾道測量程序時發現測量數據不穩。經反復試驗比對分析發現溫度變化對測量數值影響很大，環境溫度改變、機床運轉會使油溫上升使工作臺和橫梁產生變形,影響測量數據準確值。

由于機床和工件都存在熱脹冷縮，對測量數據影響較大應選擇機床在恒溫車間工作，并且選用較大容量的油冷機使油溫能穩定控制在相對穩定的范圍內。增強測量支架剛性，不要制作太長。測量探針可選用短一些，能減少測量誤差。選用精度高和保持性好的十字滑臺，目前的十字滑臺位置控制精度沒有達到設計要求。測量基準點不應設立在工作臺、立柱、橫梁上，應單獨設立，并選用不易受熱變形的材質。做好隔離防護帶，防止外部震動對機床加工和測量的影響。

5 結論

滾道測量功能的開發，降低了操作工人在工件測量上的難度，提升了工作效率和檢測質量，為用戶節約了大量的人力成本和時間成本以及培訓成本，機床的使用為用戶創造了巨大的利潤。同時，提升我公司該系列機床的產品競爭力，豐富了產品功能，同樣為企業創造了可觀的經濟效益。