在線測量技術是一種新興的先進測量技術，可以實現加工與測量在同一設備上進行，避免了二次裝卡產生的誤差，同時可提高效率。本文著重介紹了數控機床配合雷尼紹RMP60測頭測量加工挖掘機動臂、斗桿的過程和經驗。

動臂、斗桿為挖掘機的重要部件，其制造精度直接影響挖掘機工作壽命。為了保證產品質量，動臂和斗桿在公司內焊接和加工。

動臂、斗桿都為箱體類結構，以21T動臂為例，動臂長度為6m，寬度只有0.5m，在焊接過程中因組對間隙、焊接順序及約束不充分等因素造成動臂的收縮和彎曲變形。后工序加工一般的工藝路線是：焊接后使用劃線機劃線，在加工中心上頻繁試刀后進行加工，出現工序增加和瓶頸工序問題。公司引進雷尼紹測量技術，通過在線測量并打印后，手動調整修正值進行加工的先進方法，解決了加工中心的瓶頸工序問題。

一、雷尼紹RMP60測頭測量原理

RMP60測頭系統是雷尼紹公司推出的性價比比較高的測頭，它與數控機床連接應用，可以實現工件測量、刀具測量的功能，可以縮短90%的機械加工輔助時間，并消除由于設定誤差造成的產品報廢，是智能制造的“眼睛”。測量原理如圖1所示。

二、設備的安裝過程

如圖2所示，在線測量設備由配備測量系統接口的數控加工中心5、需要加工的工件挖掘機動臂7和斗桿6、雷尼紹RMP60測頭4、帶有加工中心測量宏程序的數控面板3、雷尼紹RMP60接收器2、打印機1組成。

首先把雷尼紹RMP60接收器與加工中心數據線連接，保證數據的傳輸；其次把雷尼紹RMP60測頭放入加工中心刀庫后，與雷尼紹RMP60接收器進行配對。最后把打印機與加工中心相連，保證數據的打印。

在加工中心數控面板編制雷尼紹基本功能宏程序，主要內容為測頭的標定、內孔測量、開啟與關閉等基本功能的實現。然后在加工中心數控面板編制加工中心測量宏程序，主要內容是先定義各支座孔中心距坐標進行變量賦值，測頭測量后的值賦給機床變量，賦值后的機床變量與標準值和偏差值進行計算，計算后打印測量日期、測量目標、測量方向、測量值、超差值及偏差值。然后再根據打印數據和加工余量手動調整各支座孔中心距坐標數值。

三、在線測量方式的實現

挖掘機動臂、斗桿焊接后，需要對各支座孔進行鏜孔，來保證各支座孔的中心距坐標在公差范圍內，焊接后放置在配備測量系統接口的數控加工中心上，定位裝夾后支座孔中心距坐標數值需要收集。動臂、斗桿在加工中心裝夾后，從數控面板調出測量宏程序和測頭對動臂、斗桿各位支座中心距坐標進行測量。

測量宏程序主要內容：先使用加工中心定義每個支座中心距在XY方向的系統變量，測量宏程序中引用每個支座中心距在XY方向的系統變量來編制每個支座中心距的測量程序，然后加工中心使用測頭對每個支座中心距在XY方向坐標值進行測量，完成后再賦值與預先定義的系統變量里，完成使用測頭對支座進行測量的動作。

測量程序如下：

%O1301(J213-62A-100000)(TAN TOU)
( WORK HOLE POS. CHECK RENISHAW)
(PALLET NO.01)
M06T40
M0
G90G56
G100
#550=113.0(ZP1)
#552=111.25(ZP2)
#554=70.5(ZP3)
#556=113.0(ZP4)
#558=85(ZP5)
 
#560=0(XP01)
#561=0(YP01)
#562=290.0(XP02)
#563=0.0(YP02)
#564=2100.0(XP03)
#565=275.7(YP03)
#566=2493.01(XP04)
#567=-199.7(YP04)
#568=3127.01(XP05)
#569=0.0(YP05)
 
G91G28Z0
N0(G56 WORK OFFSET)
(P01)G0G90G56X#560
Y#561
M61
G04X1
G43H40Z[#550+50.]
G65P9810Z[#550-8]F2000
G65P9814D75.Q10.S3(S3=G56)
G65P9810Z[#550+20.]
 
N1(P01)G0G90G56X#560
Y#561
G43H40Z[#550+50.]
G65P9810Z[#550-8]F2000
G65P9814D75.Q10.
G65P9810Z[#550+50.]
G53
#560=#135(XP1)
G53
#561=#136(YP1)
G53
 
N2(P02)G90G0X#562
Y#563
G43H40Z[#552+50.]
M61
G04X1
G65P9810Z[#552-8]F2000
G65P9814D75.Q10.
G65P9810Z[#552+50.]
M62
G100
G49
#562=#135
#563=#136
G04X1
 
N3(P03)G90G0X#564
Y#565
G43H40Z[#554+50.]
M61
G04X1
G65P9810Z[#554-10]F2000
G65P9814D70.Q10.
G65P9810Z[#554+50.]
M62
G100
G49
#564=#135
#565=#136
G04X1
 
N4(P04)G90G0X#566
Y#567
G43H40Z[#556+50.]
M61
G04X1
G65P9810Z[#556-5]F2000
G65P9814D85.Q10.
G65P9810Z[#556+50.]
M62
G100
G49
#566=#135
#567=#136
G04X1
N5(P05)G90G0X#568
Y#569
M61
G04X1
G43H40Z[#558+50.]
G65P9810Z[#558-10]F2000
G65P9814D80.Q10.
G65P9810Z[#558+50.]
M62
G100
G49
#568=#135
#569=#136
#544=#5262
G04X1
M00
M98P1304
M00
G56G90G0X3500
M06T02
G100
G56G90G0X0.
M98P1304
M30
%

然后從數控面板調出打印程序，執行打印程序。其中打印程序首先從測量程序調取各支座中心距坐標變量，然后與打印程序中已有的標準值進行計算，計算后的超差值與程序中已有的公差值進行計算，打印計算值。打印計算值的內容包含：測量日期、測量目標、測量方向、測量值、超差值及偏差值。根據計算值和加工余量手動調整各支座孔中心距坐標數值，調整完各支座中心距坐標變量值更改完成。加工時，加工程序直接調用調整后的各支座中心距坐標變量值進行加工。圖3、圖4所示為現場加工情況。

圖3

四、技術改善前后對比

挖掘機動臂、斗桿機加工在線測量技術能夠應對各種形式的焊接變形，并保證在加工誤差最合理的范圍之內。在線測量技術主要計算依賴于加工中心，提高了計算的準確性，降低了人工成本。加工前和加工后的數據以打印的形式保存，打印數據更便于存儲和追溯。以我公司21T挖掘機動臂、斗桿為例，原劃線工序時間為28min，改善后測量工序時間為5min（見圖5）。

本文發表于《金屬加工（冷加工）》2017年11月刊，作者：劉啟鋒  孫云超  齊彬彬，山重建機有限公司。