在线测量技术怎么用?

  在线测量技术是一种新兴的先进测量技术,可以实现加工与测量在同一设备上进行,避免了二次装卡产生的误差,同时可提高效率。本文着重介绍了数控机床配合雷尼绍RMP60测头测量加工挖掘机动臂、斗杆的过程和经验。

  动臂、斗杆为挖掘机的重要部件,其制造精度直接影响挖掘机工作寿命。为了保证产品质量,动臂和斗杆在公司内焊接和加工。

  动臂、斗杆都为箱体类结构,以21T动臂为例,动臂长度为6m,宽度只有0.5m,在焊接过程中因组对间隙、焊接顺序及约束不充分等因素造成动臂的收缩和弯曲变形。后工序加工一般的工艺路线是:焊接后使用划线机划线,在加工中心上频繁试刀后进行加工,出现工序增加和瓶颈工序问题。公司引进雷尼绍测量技术,通过在线测量并打印后,手动调整修正值进行加工的先进方法,解决了加工中心的瓶颈工序问题。

  RMP60测头系统是雷尼绍公司推出的性价比比较高的测头,它与数控机床连接应用,可以实现工件测量、刀具测量的功能,可以缩短90%的机械加工辅助时间,并消除由于设定误差造成的产品报废,是智能制造的“眼睛”。测量原理如图1所示。

  如图2所示,在线测量设备由配备测量系统接口的数控加工中心5、需要加工的工件挖掘机动臂7和斗杆6、雷尼绍RMP60测头4、带有加工中心测量宏程序的数控面板3、雷尼绍RMP60接收器2、打印机1组成。

  首先把雷尼绍RMP60接收器与加工中心数据线连接,保证数据的传输;其次把雷尼绍RMP60测头放入加工中心刀库后,与雷尼绍RMP60接收器进行配对。最后把打印机与加工中心相连,保证数据的打印。

  在加工中心数控面板编制雷尼绍基本功能宏程序,主要内容为测头的标定、内孔测量、开启与关闭等基本功能的实现。然后在加工中心数控面板编制加工中心测量宏程序,主要内容是先定义各支座孔中心距坐标进行变量赋值,测头测量后的值赋给机床变量,赋值后的机床变量与标准值和偏差值进行计算,计算后打印测量日期、测量目标、测量方向、测量值、超差值及偏差值。然后再根据打印数据和加工余量手动调整各支座孔中心距坐标数值。

  挖掘机动臂、斗杆焊接后,需要对各支座孔进行镗孔,来保证各支座孔的中心距坐标在公差范围内,焊接后放置在配备测量系统接口的数控加工中心上,定位装夹后支座孔中心距坐标数值需要收集。动臂、斗杆在加工中心装夹后,从数控面板调出测量宏程序和测头对动臂、斗杆各位支座中心距坐标进行测量。

  测量宏程序主要内容:先使用加工中心定义每个支座中心距在XY方向的系统变量,测量宏程序中引用每个支座中心距在XY方向的系统变量来编制每个支座中心距的测量程序,然后加工中心使用测头对每个支座中心距在XY方向坐标值进行测量,完成后再赋值与预先定义的系统变量里,完成使用测头对支座进行测量的动作。

  然后从数控面板调出打印程序,义乌挖掘机执行打印程序。其中打印程序首先从测量程序调取各支座中心距坐标变量,然后与打印程序中已有的标准值进行计算,计算后的超差值与程序中已有的公差值进行计算,打印计算值。打印计算值的内容包含:测量日期、测量目标、测量方向、测量值、超差值及偏差值。根据计算值和加工余量手动调整各支座孔中心距坐标数值,调整完各支座中心距坐标变量值更改完成。加工时,加工程序直接调用调整后的各支座中心距坐标变量值进行加工。图3、图4所示为现场加工情况。

  挖掘机动臂、斗杆机加工在线测量技术能够应对各种形式的焊接变形,并保证在加工误差最合理的范围之内。在线测量技术主要计算依赖于加工中心,提高了计算的准确性,降低了人工成本。加工前和加工后的数据以打印的形式保存,打印数据更便于存储和追溯。以我公司21T挖掘机动臂、斗杆为例,原划线min,改善后测量工序时间为5min(见图5)。

  本文发表于《金属加工(冷加工)》2017年11月刊,作者:刘启锋 孙云超 齐彬彬,山重建机有限公司。

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