机床用于火车车轮内孔的高效测量与加工

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【摘 要】我公司为齐齐哈尔轨道交通装备有限公司生产的四台高速数控立车，用于加工车轮内孔。由于是生产线加工，需要控制加工频率为5分钟，针对此项问题，我公司开发研制了一套带有人机界面的测量及加工程序，以满足用户的使用要求。

【关键词】车轮内孔 测量 高效

一、国内外同类技术研究现状

沈阳机车车辆有限公司购买的德国数控立车（RQ立车），也具备我公司产品相同的功能，但因为是专用车床，测量车轮厚度是测量支架接触工件后触发微动开关，发出信号至数控系统，内孔测量时车轮慢转12圈带动贴紧内孔的圆盘，圆盘转速传送到读数编码器，由此测出内孔直径，而我公司产品应用雷尼绍无线测头直接测量工件，在机床行业应用尚属首次。

二方案实施

（一）制作车轮加工人机界面

应用HTML语言制造文件，复制到制造商驱动器目录下的文件夹下，用户可在操作区中启动用户对话框〈CUSTOM>，生成人机加工界面。

（二）编制程序

车轮的加工涉及到内孔及上下的倒角。由于车轮的厚度不同及装卡位置的变化，装卡工件之后要进行工件测量，通过测量结果计算工件上端进行坐标位置，和工件相对高度，并确定上下端面倒角坐标值，测量数据自动传送到相关R参数中。

操作人员在人机操作界面中键入“工件估算直径”等几个数据后，在自动方式下执行程序，经过测量、加工等全工序后，加工频率仅为4分钟11秒，满足用户加工频率要求，同时零件加工精度、光洁度均符合要求。

三、研究方法及技术路线

开发完成的加工程序、测量程序、相关软件界面，传送到SIEMENS 802DSL系统中，并完成以下工艺步骤：

（一）清零。包括G54、基本零偏、刀具参数；

（二）机床返回参考零点；

（三）应用测头对刀X轴方向，使测头接触工件内孔，在坐标设置中设为内孔测量的直径尺寸，用测头对刀Z轴方向，使测头接触工件上沿在坐标设置中设为0；

（四）将此数据存入零点偏置，在机床数据MD 34100中送入基本零偏的相反数，并清除基本零偏，重新回参考点；

（五）再次开回上次对刀点，使X轴测头接触工件内孔，显示工件内孔的尺寸直径值。Z轴测头接触工件上沿，显示坐标为0。

（六）选择工件测量程序，程序控制选择“跳过”，用单段功能执行一次程序，检查程序的正确性；在用快速方式重新执行一遍，测出X、Z轴坐标值。

（七）换成加工所用刀具，设定当前半径为6，刀具类型选择9，用刀具接触工件内孔，选择CUL-X程序执行一次，X轴刀具半径长度设定完成。用刀具接触工件上沿选择CUL-Z程序执行一次，Z轴刀具设定完成。

（八）选择工件加工程序JG01，选择单段，程序控制取消“跳过”。执行程序并检查程序的正确性。

（九）选择加工程序G01，选择单段，在加工界面输入数据，取消单段，程序控制取消“跳过”。再以倍率100%运行程序。

（十）测量加工尺寸，将修正值输入刀具磨损补偿中，完成加工修正。

四、项目预期效益及推广应用前景

沈阳机车车辆有限公司购买的德国数控车孔立车价格高达千万元人民币，我公司开发的此类产品经过用户使用，完全可以满足此类零件的加工要求，同时开发完成的测量程序及加工软件的应用，可极大的提高了机床的自动化程序，降低了工人的劳动强度，提高工件的加工的质量和效率，具有良好的市场应用前景。

作者简介：

刘广连（1982-），女，工程师，主要从事机床设计，工艺编制工作。

孙永超（1982-），男，工程师，主要从事机床设计与调试工作。