在線測量是一種基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的測量技術(shù)，其測量過程由數(shù)控程序來控制。在數(shù)控機(jī)床上對(duì)被加工工件進(jìn)行在線自動(dòng)測量是提高數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化加工水平和保證工件加工精度的有效方法，因此，數(shù)控機(jī)床工件在線自動(dòng)測量系統(tǒng)是衡量數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的重要特征之一，已成為購置高精度數(shù)控機(jī)床*的可選配置。
零件加工工藝性分析
乘用電動(dòng)汽車的變速箱前端蓋是電動(dòng)機(jī)總成的關(guān)鍵部件，有著嚴(yán)格的裝配尺寸要求和較高的形位公差精度。零件是典型的壓鑄件，材料為zl104，零件重量2.3kg，年需求量為8萬件，零件zui大外形尺寸φ321×78。
根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，零件機(jī)加工分三道工序進(jìn)行加工:op10數(shù)控車，加工端面和φ72e6。op20數(shù)控車加工a基準(zhǔn)端面和φ321e6、φ62s7，op30加工中心，采用帶a軸回轉(zhuǎn)的加工中心夾具，以a基準(zhǔn)端面和φ288h8定位夾緊，機(jī)床采用在線自動(dòng)測量系統(tǒng)，在加工前協(xié)助操作者以φ62s7為定位基準(zhǔn)，進(jìn)行工件的找正，自動(dòng)完成工件坐標(biāo)系的設(shè)定，以保證兩個(gè)面的4-φ7.6h7對(duì)基準(zhǔn)c的位置度0.05mm的加工技術(shù)要求。圖1是零件op30工序加工簡圖。
圖1
op10，op20機(jī)床選用日本產(chǎn)takisawa（瀧澤）tc350e數(shù)控車床，op30機(jī)床選用lgmazak（小巨人）510c立式數(shù)控加工中心，為保證零件的加工精度要求，對(duì)零件的加工的外部空間環(huán)境的溫度和切削液的溫度，進(jìn)行了有效的控制，使用了中央空調(diào)控制外部空間環(huán)境的溫度，溫度要求為20°±1°，各工序機(jī)床選配了的切削液恒溫循環(huán)控制系統(tǒng)，溫度要求為20°~25°，zui大限度的降低了連續(xù)切削加工過程中，產(chǎn)生的熱量對(duì)零件加工精度的影響。
數(shù)控機(jī)床在線測量的工作原理
數(shù)控機(jī)床的在線檢測系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件部分通常由以下機(jī)床本體，cnc數(shù)控系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和在線測量系統(tǒng)幾部分組成。
1.在線測量系統(tǒng)的組成
在op30工序lgmazak510c立式數(shù)控加工中心機(jī)床選用的在線測量系統(tǒng)是選用的意大利marposs（馬波斯）的產(chǎn)品，采用的是紅外線傳輸主軸測量系統(tǒng)，觸發(fā)式測頭系統(tǒng)在機(jī)床里的工作安裝如圖2所示。
圖2
在線測量系統(tǒng)有觸發(fā)式測頭、信號(hào)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，是數(shù)控機(jī)床在線測量系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，直接影響著在線測量的精度。其中關(guān)鍵部件為觸發(fā)式測頭，使用觸發(fā)式測頭可在加工過程中進(jìn)行尺寸測量，根據(jù)測量結(jié)果自動(dòng)修改加工程序，改善加工精度，使得數(shù)控機(jī)床既是加工設(shè)備，又兼具測量機(jī)的某種功能。
2.數(shù)控機(jī)床在線測量系統(tǒng)的工作原理
回轉(zhuǎn)夾具4位于圖3所示位置，操作工將零件按要求將零件裝入回轉(zhuǎn)夾具4中，打開手動(dòng)兩位四通液壓開關(guān)控制閥（圖中未畫出），液壓油通過和回轉(zhuǎn)夾具4相連的配油器6，推動(dòng)回轉(zhuǎn)夾具4上的液壓轉(zhuǎn)角缸8，壓緊零件2，然后，啟動(dòng)機(jī)床程序工作，機(jī)床按程序通過a軸1和尾座5帶動(dòng)回轉(zhuǎn)夾具4回轉(zhuǎn)180°，機(jī)床按程序要求用機(jī)床機(jī)械手（圖中未畫出）將觸發(fā)式測頭7從刀庫中調(diào)至機(jī)床主軸上，執(zhí)行在線測量宏程序，測量出零件φ62s7基準(zhǔn)c的坐標(biāo)位置，將此坐標(biāo)位置通過在線測量宏程序設(shè)定為零件加工程序的初始原點(diǎn)，機(jī)床按宏程序自動(dòng)完成零件坐標(biāo)系的設(shè)定。機(jī)床繼續(xù)按零件加工程序要求，調(diào)用刀具3按圖紙進(jìn)行零件加工，直至一個(gè)加工循環(huán)完畢。為保證加工和測量過程中a軸1和尾座5的定位精度，a軸1和尾座5都采用了液壓剎車鎖緊功能，確保了在高速加工和運(yùn)動(dòng)過程中，夾具的整體剛性。圖3是零件op30工序加工中心回轉(zhuǎn)夾具示意圖。
圖3
結(jié)語
采用在線自動(dòng)測量系統(tǒng)，在加工前可協(xié)助操作者進(jìn)行工件的找正，自動(dòng)完成工件坐標(biāo)系的設(shè)定，縮短輔助時(shí)間，提高加工效率；在加工中和加工后可自動(dòng)對(duì)工件尺寸進(jìn)行在線測量，并能根據(jù)測量結(jié)果自動(dòng)生成誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)反饋到數(shù)控系統(tǒng)，以保證工件的尺寸精度及批量工件的尺寸一致性。采用機(jī)內(nèi)在線測量還可避免將工件移至測量機(jī)測量所帶來的二次誤差，從而可提高加工精度及精度保持性，通過一次切削即可獲得合格產(chǎn)品，大大增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的智能化程度。
根據(jù)零件的加工工藝要求，機(jī)床安裝了使用在線測量系統(tǒng)。經(jīng)過約6個(gè)月的使用，加工了約3萬件產(chǎn)品，使用效果圓滿的達(dá)到了初始的設(shè)計(jì)要求，其主要關(guān)鍵尺寸特性，全部達(dá)到cpk≥1.67的技術(shù)要求，圓滿的達(dá)到了初始的質(zhì)量設(shè)計(jì)要求，目前產(chǎn)品已經(jīng)順利的投入批量的生產(chǎn)供貨中。
（來源：廣東鴻圖科技股份有限公司）