陈冬梅

（南京钢铁集团有限公司，江苏 南京 210035）

WENDT D506 数控辊环磨床专为加工硬质合金辊环而设计，由德国WENDT GmbH 公司制造，其数控系统使用的是SIEMENS 840D sl 三轴计算机数控(CNC)技术。硬质合金辊环槽间距、槽深的测量通过和控制系统融为一体的WENTAST自动测量系统来实现。此系统可以测量砂轮及辊环数据，如果磨削后尺寸超差，系统会自动报警提示，可以在磨削进行过程中进行编程，程序可存储到U 盘上。标准RS232 接口可以外接PC，方便程序及数据管理，前期磨削的程序可重复使用，所有参数可以调出和存入，用于下次加工相同的辘环，重复精度极高。

1 设备主要结构和参数

1.1 设备主要结构

WENDT D506 数控辊环磨床主要由床身、磨削总成、工件总成、WENTAST 自动测量系统、液压系统、气动系统、磨削液冷却系统、静电除尘系统、控制系统组成。床身整体以及磨削总成、工件总成均采用抗震性能极强的灰口铸铁浇铸，磨削进给两轴由直径63mm 的滚珠丝杆和交流伺服电机驱动。工件滑轨沿床身长度导轨方向移动，工件轴头架安装在其上面。工件滑轨的底部与床身紧固连接 井与工件滑轨成直角。液压箱安装在床腔后面，一个油嘴和一个泊位指示器位于磨床的左右两边。冷却液的进出口位于磨床的左侧，磨床右侧是控制电柜，内部有电器控制、WENDT 控制系统，包含所有供给和辅助件以及可以任意摆动连接的操作控制面板，控制电柜配有强力冷却系统。

1.2 设备主要参数（表1）

2 WENTAST 自动测量系统

WENTAST 自动测量系统是一个集成在控制系统内高精度二维电子测量系统，能自动测量辊环槽孔中心间距、槽深并能检测槽型。砂轮和辊环的初始位置也可以通过WENTAST 自动测量，从而确保加工的一致性和可靠的磨削结果，所有的测量控制都融入程序中，任何数据均可以在磨削过程中自动获取。对于需要修磨的辊环，仅通过测量可以自动计算出修磨量，磨床自动进行修磨，当测出的偏差超出允许尺寸公差时会自动修磨。该测量系统包括校正单元和测量单元两部分。

校正单元安装在工件轴滑板上，用来确定“X”和“Z”轴的补偿值，确定砂轮外形中心点至测量装置上红宝石球中心的距离，如同工件轴头那样，校正单元可以手动移动，校正单元在纵向台面上的夹具是通过锁紧螺母和无扭曲螺栓、夹紧楔形块和纵向台面的夹紧面产生的摩擦力固定。校正单元的主要特点是它安装在一对并列的精密导轨上，测量面上带有菱形相对布直的测量尺，和磨削滑轨一起平行移动，并且在其测量行程内任何位置上，通过由程序控制的气动夹紧装置，不需要复位而安全地在任何位置定位。为防止冷却液进入，校正单元充入压缩空气作保护气，见图1。

表1

图1 校正单元装置

测量单元安装在磨削轴滑板上，它是用测量头来确定工件表面及端面的位置，相应的用二维测量磨过的曲面或槽孔上预先选定的点。其测量单元的机械系统主要包括测头、摇摆臂、支撑轴承和气动旋转驱动。为了取得测量数据，摇摆臂从静止状态旋转180 度进入测量状态，移动到最终位置时，通过气动旋转模块来减震。当接近测量状态时，摇摆臂的移动会通过减震器进一步减缓。在测量状态时，摇摆臂处于预张力下由一个限位球支撑，摇摆轴通过一个双向触式球轴承支撑，绝对自由旋转，见图2。

图2 测量单元装置

3 WENTAST 自动测量系统的应用

3.1 校正单元的应用

校正单元的参考点通过手动接触校正装置和砂轮中心来确定。在每次更换砂轮后，须重新校正。校正可以精确定义探测头和砂轮的相对距离，见图3。

图3 校正单元应用

校正操作如下：

（1）建立条件,X轴退后，停止砂轮，松开校正装置，测量探头回原位。

（2）用砂轮移动校正装置，移动量为从X 轴参考点到接触板行程中间的限位开关。如果中间的限位开关还未被激活，X 方向继续移动，移动量为行程中间限位开关到行程终点限位开关距离的一半，在行程中间限位开关被激活后，继续校正，激活终点限位开关后，在此位置夹住接触板。

（3）X 轴退回。

（4）探测头转到工作位置。

（5）探头接近右侧和左侧接触板，计算出 offset Z的数值。

（6）X 轴退回，松开夹紧。

（7）砂轮外圆在编程参考点位置接近左接触板端面，直到行程中间限位开关被压到。

（8）在此位置夹住接触板。

（9）探测头靠近左接触板端面，计算出偏移值 X。

（10）退回X 轴，松开夹紧，校正完成。

3.2 测量单元的应用

测量单元测量时，选定的测量点借助磨床“X”和“Z”轴靠近测量头，一旦测量杆接触后它即返回，通过它的微动开关给磨床控制系统一个信号。测量杆具有较宽的测量范围，测量头上的红宝石通过螺纹连接可以方便更换，测量单元的静止和测量位置都有信号转换器控制，见图4。

图4 测量单元应用

在使用测量系统时，工件位置在磨削时自动测量得到。因此，下列误差可以被补偿:

（1）磨削主轴线性膨胀。

（2）砂轮法兰安装尺寸不精确。

（3）砂轮外圆不精确。

（4）工件主轴线性膨胀。

（5）工件装夹轴向误差。

（6）砂轮主轴和工件主轴在X 和Z 方向上的相对位置误差。

在自动测量时，探测头接触辊环外圆、槽两侧和槽深，测量出偏差值，该偏差值为相对于输入的X 磨削量而言，如果测量偏差值大于正公差，重磨请求被设为1，通过改变设置参数，操作者可以自己决定是否重磨。基于当前砂轮接触点和探测头与砂轮的偏移，结合测量点偏移X 和Z，探测头在工件周边和右端面的感应位置会被确定。在得出测量结果后，砂轮与工件的接触点被修正，工件零点对应于磨削程序的测量，会被重修计算。

测量显示辊环位置见图5。

图5 测量辊环位置

4 结语

WENTAST 自动测量系统在WENDT D506 数控辊环磨床中的应用，提高了加工精度，可达精度≤0.003 毫米，保证了辊环批量加工的一致性和可靠性，避免了由操作人员人工测量而产生的加工误差，同时，节约了辊环加工时间，降低了操作人员的劳动强度，有良好的经济效益。