R参数在高速动车组车体加工中的应用

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序言随着数控机床的快速发展，加工中面临的主要问题为如何提高生产、编程效率，减少数控编程的差错率等。大多数数控系统都具备参数编程功能，这不仅可以提高生产效率，而且对编程效率与方式有很大帮助，对程序的优化起到辅助作用。本文以CRH380高速动车组车体加工为例，介绍R参数在实际生产中的应用。2

R参数在实际生产中的应用2.1确定加工平面在CRH380动车组的生产中，零部件若按照传统常规的工艺方法进行加工，存在着耗工费时、易出错误以及编制的程序不直观、不具备通用性等问题。R参数主要应用于如下几种情况：①形状不规则、难以进行找正的工件。②异型、编程零点在空间位置并难以测量的工件。③实际形状和理想形状差异较大的工件。下面以CRH380铝合金车体车钩梁为例阐述如何利用R参数编程。因组焊工件焊接存在变形，不能保证每个工件在工装中的零点位置保持一致。所以在车钩梁加工前需要对工件进行零点探测校正。车钩梁加工的难点是在车钩面板上开尺寸为640mm×375mm的矩形腔和在坡口板两侧铣出倒角，同时要求车钩面板加工深度≤3mm。但由于车钩面板是由两个单件组焊而成，因此组焊后车钩面板在焊缝两侧产生拱形变形，即焊缝附近母材内凹。为了检测组焊后的车钩面板是否符合加工要求，首先选取8个探测点（见图1）对车钩面板的变形程度进行检测：如果这8个探测点最大值与最小值的差值＞3mm，判定该工件不符合加工要求，直接返回上道工序进行调修；反之，则对该工件进行加工。然后通过比较程序和判断语句，找出工件实际的最高点和最低点，以最高点定义加工平面，以最高点和最低点的差值定义加工深度，完成工件的加工。图1车钩梁加工前探测点位置分布车钩面板加工前探点检测程序如下。经过测量比较，R120为工件最高点，以该点定义加工起始平面，R122为工件最低点，R124为加工深度。上述利用R参数编制的程序，有效避免了盲目加工，降低了废次品率。2.2机床A、C轴检测在CRH380车体生产制造过程中，使用的加工设备大多数为五轴加工中心。而在实际生产过程中，会因加工中心A、C两轴的误差而使工件在加工过程中存在形状、尺寸数据的偏差问题。五轴加工中心设备本身结构较为复杂，对A、C轴的误差测定难度比较大。传统的检测方法是在加工中心的主轴上安装一个检测试棒，用专用的测量仪器测量上、下两点的差值，从而计算出角度偏差值，如图2所示。图2主轴传统检测方法但是传统方法检测较为复杂，费时费力，不适合作为常规的检测手段，因此可以利用机床自动探点循环与三角函数的方法，计算出A、C两轴的旋转误差。A轴的误差检测方法如图3所示，具体步骤为：在安装的标准块上任意取一点，让探头在“A0C0”时测量坐标并赋值给R5，在“A0C180”时测量坐标并赋值给R6，从而得出直线偏差R19=（R5－R6）/2。A轴旋转中心到主轴端面的距离为301mm，加上探头长度，总长度累计为529.7mm。假如A轴没有偏差，那么C轴不论怎么转，A轴的位置始终保持不变（即R5=R6），角度误差为零；假如A轴有偏差，那么会组成以A轴为旋转轴心的直角三角形，利用三角函数可以算出A轴实际旋转角度偏差。角度直线误差R19=（R5－R6）/2，已知三角形的斜边为529.7mm，则角度误差R8=arcsin（R19/529.7）。a）探点b）三角函数关系图3A轴旋转误差检测示意同理，C轴的误差检测具体步骤为：在加工中心A轴角度偏差已经矫正的前提下，在加工中心某一合适位置安装一个标准块，并在其上取一点，让探头在“A15C90”时测量对应的坐标并赋值给R5，在“A-15C90”时测量对应的坐标并赋值给R6，这样以C轴为旋转轴心形成一个直角三角形，直线偏差值R19=（R5－R6）/2，另一直角边长R15=529.7tan30°，在程序中利用特定函数计算C轴实际旋转误差值R9=ATAN2（R19，R15）。探点程序如下。通过上述方法，巧妙利用R参数来检测A、C轴的旋转偏差值，经过批量生产的充分验证，其改善效果良好，大大缩短了加工中心对A、C轴的误差校核时间。经测算，改善后的加工机床只需2～3min即可完成对A、C轴偏差值的检测、校核，极大提高了加工中心生产前的准备效率，降低了人工劳动强度及工时成本，确保了产品加工精度及产品质量。3

结束语本文以CRH380动车组车体加工为研究对象，优化改善了R参数编制的程序，不仅逻辑性强，便于阅读、测试，同时也可以作为机床故障检测的一种工具，操