双头数控车床加工桥壳法兰盘端面孔的在线测量

Online measurement on bridge shel flange end face processing with double NC latheWANG Bin，WANG Panng，HE Zimin(SanMenXia YuXi Machine Tools Ltd.，Sanmenxia 472 143，CHN)Abstract：In double NC lathe，uses the measuring head instaled on the blade carrier，through measuring the work-piece shape，uses the C shaft rotate function of machine tools，through the system preliminary built-inmacro program operation，makes C shaft drive workpiece to rotate to the initial processing hole position。

Keywords：Double NC lathe，C-axis；Infrared Measuring Head；Online Measurement；Drilling随着汽车工业的不断发展，现在重型汽车开始装备碟式刹车，由于法兰盘需要安装碟式刹车，原有的圆形法兰盘改变为异形，用于安装的6个通孔分别位于不同直径圆周上。现采取的加工方案为采用我厂生产的双头数控车床，利用伺服动力刀架安装 u钻，在精加工轴头的同时，-次装夹同时完成端面孔的加工。

由于桥壳为批量生产，而每个工件存在差异，因此需要解决的问题是如何找到工件初始加工孔(孔位 1)位置。

1 机床加工原理本机床为中间驱动数控双头车床，中间为驱动主轴(C轴)驱动工件旋转。驱动主轴采用伺服电动机同步带驱动，实现角度方向的精确定位。机床为上下两副导轨，上导轨在中间驱动主轴两侧各安装-液压伺服动力刀架，液压伺服刀架安装于十字滑板，滑板采用数控系统控制，可进行 轴和 z轴的运动；下导轨在中间驱动主轴两侧各安装尾台，两尾台-侧为固定，另-侧为通过液压缸驱动移动。

工件加工原理为：利用桥壳两端已加工好的中心孑L定位，将专用车具与中间驱动主轴(C轴)连接，带动工件旋转。由于加工的各孑L均位于不同直径圆周上，因此在加工中需利用已知图纸上孔与孔之间的夹角，和孔到桥壳中心极坐标距离来完成加工。

· 126 ·2 机床测量方法原理本测量原理图见图 1，工件安装完毕后所处的位置为机床 c轴的原始零点，由于工件法兰盘在焊接过程中的个体差异，工件初始加工孔(孑L位 1)位置无法通过设定与 C轴零点重合，如果按预先设定的原始零点进行加工，容易造成孔相对外形的余量不均匀甚至产生废品。为防止发生以上问题，现采取方案为在工件安装后，针对每次安装的工件都通过测头进行测量，根据测量的数据修正起始点位置。测量原理是将测头移动至行程 1位置，C轴带动工件逆时针旋转，测头碰工件外形取测量点1数据 ，然后c轴顺时针旋转碰- / ， 图1测量原理示意图(b)等 ulo 口工件外形取测量点 2，系统记录两点间夹角 0。由于工件外形特点，取得的夹角 0大于 180。。现取两点间夹角0的-半(AO/Z)作为工件与图纸坐标系相重合的 轴坐标位置，同时图 1b工件初始加工孔(孑L位 1)相对于 l，轴角度位置固定。现将这些关系总结公式如下 ：测量点位置相对于 轴夹角A /2测量点位置相对与 ，轴夹角 B -90。

由图纸已知工件初始加工孔(孔位 1)到 l，轴角度(C)，该角度(C)与坐标系位置为-不会改动的定值。

现取公式如下：加工起始孑L位置C-B这样即可确定测量点到工件初始加工孑L(孑L位 1)位置。完成对起始加工孔的位置测量。

3 具体操作方法步骤 1：机床各运动部件回零 ，将刀架旋转至测头工位。刀架滑板 z向、x向先后运动至设定位置，机床驱动主轴(c轴)带动工件旋转，当工件外形接触测头时，C轴旋转停止，系统记录测量数据至变量 1，同时 CAul0 Manufacluring Tech n0logy汽车制造技术轴再反向旋转至测头接触到工件，系统记录测量数据至变量2，即完成测量工作。

步骤 2：刀架滑板退回至安全位置。刀架旋转至钻孔工位，刀架滑板 z向、x向先后运动至设定位置，系统通过内置宏程序完成计算驱动工件旋转至工件初始加工孑L(孑L位 1)，开始进行钻孔加工。

4 结语通过测头测量解决了笔者厂里双头数控车床在加工桥壳法兰盘端面圆周上孑L时定位的问题，使车削、钻孔工序可同时在本机床完成，提高生产效率。并且针对每个工件的测量也提高了产品的良品率。同时测头作为通用测量设备还可同时完成桥壳加工过程中长度等信息的测量。

第-作者：王斌，男，1982年生，助理工程师，从事机械设计工作。

(编辑 孙德茂)(收稿日期：2012-12-17)文章编号：130644如果您想发表对本文的看法，请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。

4 结语本文从实际生产需求出发，对由多台组合机床改造为自动线的设计方法进行了研究。由于本文结合生产实际，实用性较强。主要特点及要求如下：(1)改造后的组合机床 自动线充分利用了原有的钻、铣、镗机床的床身、滑台等部件 ，通过改造原镗铣组合机床的动力头，重新设计了随行夹具、传输带、自动装卸料机构、液压系统、电气控制系统等部件，并采用了PLC控制加工流程，液压 自动装卸工件，人机界面显示明晰，操作简便。改造后的自动线只需-人操作 ，主要由自动线全自动完成加工，单件生产时间由原来的6 s/件降为 4 s/件。甚至可-人同时操作两条 自动线，从而大大提高了生产设备的自动化水平、生产效率及安全性能，降低了操作者的劳动强度。整个生产线的改造投入的成本不高，具有较高的经济效益。

(2)本改造设计根据被加工零件工序，对夹具、卸料机构、控制驱动系统及总装图等进行了设计。其中液压系统采用叠加阀，通过 PLC控制，操作简单灵活，提高了自动线的自动化程度、加工精度及系统可靠性。

(3)对于组合机床而言，滑台的平面度和主轴的固 等 cu10平 口划旋转精度是影响整个机床精度的两个重要指标。本文中原机床均已使用了十年以上，机械滑台的精度可能早已走失，因此要恢复滑台导轨精度。

(4)装配精度须高度重视。本文中自动线由两台组合机床组成，这两台组合机床动力头之间的位置关系及精度非常关键，亦是整个自动线的装配难点。

(5)本设计中也对-些辅助功能作了考虑。本文中组合机床自动线采用集中润滑方式来润滑，保证能够充分润滑各滑台表面；另外机床在装配完毕后，为保证加工过程中能很好的排屑，要制作现场防护。

(6)但该 自动线目前主要完成被加工零件的部分加工工序，后续的加工工序由于条件限制，没有形成-个从始至终的完整 自动加工流程。在今后条件成熟时，可将该自动线进-步拓展，使整个加工流程完全实现 自动化。