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M测量栏目主持谢景

西门子840D数控系统手动测量功能的扩展及应用

唐山轨道客车有限责任公司(河北063035)黄军军刘绍宏刘建新

在高速动车组生产中，所有大型关键部位的部件都要在数控加工中心上完成。而焊接件的变形较大，需要采用探头测量各加工部位的状态，对某些复杂的焊接件需要在加工前对加工余量进行测量检测以及建立工件零点，在加工过程中进行实时精确补偿，从而保证高质量、高精度的产品加工要求。

1.手动测量功能及问题的提出

数控加工过程中，工件的装夹找正及刀具的辅助测量占用较大时间。对于大型复杂加工件来说，通常采用手动测量功能建立工件零点坐标系，然后再通过编制好的程序进行精确零点计算，从而建立工件精确零点。当然也可用手动测量功能进行工件尺寸的检测和加工余量的考证。

手动测量功能是西门子840D数控系统自带的一种功能，由于系统只能测量±X/±Y/-Z五个方向，当A/C轴保持一定的角度时，则不能直接测量，有一定的局限性，也限制了手动测量在实际生产中的

应用范围。

SINUMERIK数控系统中的循环有以下几种形式：工艺循环、测量循环、用户循环、ISO兼容循环、编译循环等。尤其是工艺循环和测量循环的开放性主要体现在两个方面：

(1)所有的工艺循环和测量循环都是以子程序的方式提供的，如有必要可以进行修改；

(2)根据机床的工艺要求，用户可以方便地编制自己的用户循环。

基于以上特点，结合实际加工需要进行编程的二次开发来扩展手动测量功能，以提升手动测量功能的应用范围，在此以SINUMERIK840D数控系统为基础通过编程举例在实际加工中的应用进行验证。

2.手动测量功能的扩展及应用

公司数控加工设备大都为大型五轴龙门式加工中心，用于加工车体的复杂型材件及焊接件，某些加工件由于工件的特殊性及复杂性，加工前需检测

是以激光作为加工手段来去除防热的陶瓷保护膜(TBC:ThermalBarrierCoating),然后再用电火花加工冷却孔与扩散口形状的精加工。

图8激光与电火花复合加工机

74金属加工冷加工

该机床的主体(床身)采用树脂与混凝土原料，在X、Y、Z三轴上配置了直线电动机、在工作台的旋转轴上使用了力矩电动机。

各轴的移动量在X、Y、Z轴分别为800mm、300mm、700mm,旋转轴B±150°(100r/min),旋转轴C:连续旋转(150r/min)。直线移动精度为0.08mm,旋转精度为10rad·s。在重复精度情况下，直线精度为0.006mm,旋转精度为8rad·s。工件重量为25kg。ATC可用于4个激光加工工位，电火花加工可用于6个工位。MW

(收稿日期

M测量

工件的加工余量，测量过程中需摆角测量，或加工后需要摆角测量用于检测工件的垂直度等，由于机床自带手动测量功能的限制，无法满足实际生产的需求。因此，鉴于上述实际需求，通过对测量循环的研究及产品的实际需要对测量功能进行扩展使用。

以下以公司某车型车钩梁组成为例进行阐述，KK端加工时，必须保证前面板、车钩安装面的加工余量少于3mm,由于焊接变形大，既要考虑加工余量，还要考虑F端上面的水平度。

(1)测量循环编程方法：通过编制一测量循环CYCLE730,主轴测量状态由工程人员根据工件实际需要预定，实际运用时操作者先手动将主轴移动到待测量位置，待位置合适时运行测量循环CYCLE730,测量数据自动存储在测量循环预设的文件中。

首先定义各轴位置

DEFREALST_POS_X;定义当前X轴位置变量

DEFREALST_POS_Y;定义当前Y轴位置变量

DEFREALST_POS_Z;定义当前Z轴位置变量

DEFREALST_POS_A;定义当前A轴位置变量

DEFREALST_POS_C;定义当前C轴位置变量

DEFREALSIN_A;定义当前A轴正弦函数角度变量DEFREALSIN_C;定义当前C轴正弦函数角度变量DEFREALCOS_A;定义当前A轴余弦函数角度变量DEFREALCOS_C;定义当前C轴余弦函数角度变量

通过采用二次开发的测量程序解决了这一问题。具体方法为：依靠定位工装进行粗定位，利