專利名稱：自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基正圓的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工方法及專用設(shè)備，尤其是一種可提高加工精度及 效率、降低廢品率的自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基正圓的方法及設(shè) 備。
背景技術(shù)：
大型船用曲軸的精加工是采用帶回轉(zhuǎn)中心架的專用曲軸機(jī)床(以下簡稱曲 軸車床)，由多個V形中心支撐架支撐各檔汽缸主軸頸來進(jìn)行定位，在精加工后， 除曲軸主軸頸的尺寸和粗糙度需達(dá)到設(shè)計要求外，還要確保曲軸主軸頸軸線平 直對中，主軸頸外圓形位公差達(dá)到設(shè)計要求。但是，由于曲軸很長且彎頭多形 狀復(fù)雜、剛性差，各檔主軸頸又被曲拐隔斷，各"獨(dú)立"的主軸頸在重力、回 轉(zhuǎn)離心力和機(jī)床裝夾情況的作用下容易產(chǎn)生復(fù)雜的繞曲變形等，因此在精加工 曲軸主軸頸之前，首先要在各檔斷開的"獨(dú)立"的主軸頸上加工一圈曲軸主軸 頸校調(diào)基準(zhǔn)一基正圓，即將每缸主軸頸外圓面加工為正圓形(圓度誤差應(yīng)足夠 小)，而且各主軸頸同軸并與機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸心同心?；龍A的加工是控制曲軸軸頸 加工精度的最關(guān)鍵步驟，只有在基正圓加工滿足要求后才能進(jìn)行下一步的精加 工。
目前，主軸頸上的基正圓的具體加工方法是按照從機(jī)床主軸箱到機(jī)床尾部 的加工順序來進(jìn)行。加工第一缸主軸頸時，由于第一缸主軸頸離機(jī)床卡盤距離 很近，定位相對可靠，因此加工時定位誤差很小，加工只需保證留有適當(dāng)?shù)募?工余量即可；但是加工第二缸主軸頸時，由于被加工的主軸頸需完全脫離機(jī)床
中心支撐架而靠相鄰兩邊的主軸頸支撐架來承擔(dān)，因此相鄰兩邊的主軸頸(第 一、第三缸主軸頸)的圓度誤差就會對第二缸主軸頸加工后的圓度誤差有影響， 即使其影響足夠小，但在加工時依然有可能因?yàn)橹鬏S頸的軸心相對機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸 心發(fā)生偏移而產(chǎn)生新的加工誤差(定位誤差)。然而，迄今未止還沒有較好的方 法來分離各種誤差，操作工人大都是憑借經(jīng)驗(yàn)和對待加工主軸頸的測量數(shù)據(jù)來 判斷實(shí)際誤差。由于加工時需要反復(fù)進(jìn)行人工測量，必要時還需要進(jìn)行純手工
的研磨修正加工，使整個曲軸加工耗時費(fèi)力，極大地影響了加工效率；即便如此，還存在一定的人為誤差，常因判斷不準(zhǔn)而誤將不存在形位誤差的主軸頸進(jìn) 行了加工，對存在嚴(yán)重形位誤差的主軸頸卻沒有進(jìn)行修正加工，很難保證被加 工主軸頸的理想加工精度；甚至因加工到了極限尺寸也未能達(dá)到圖紙要求的基 正圓狀態(tài)，由此出現(xiàn)廢品，造成原料浪費(fèi)、生產(chǎn)成本加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種可提高加工精度 及效率、降低廢品率的自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基正圓的方法及 設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基 正圓的方法，是將已完成粗加工的半組合式曲軸安裝于曲軸精加工機(jī)床上并對 其進(jìn)行調(diào)整定位，其特征在于從加工第二缸主軸頸開始，按如下步驟進(jìn)行
a. 自動測量待加工主軸頸的相鄰邊主軸頸一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的多點(diǎn)直徑值 及相應(yīng)的角度值，并計算各測量點(diǎn)的圓度誤差、定位誤差；
b. 以機(jī)床回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)、以曲軸的0度相位方向?yàn)樽鴺?biāo)0度建立極 坐標(biāo)系，根據(jù)每測量點(diǎn)的圓度誤差、定位誤差及相對應(yīng)的角度值繪制待加工主 軸頸相鄰邊主軸頸的外形輪廓曲線；
c. 在同一座標(biāo)系中，將標(biāo)準(zhǔn)基正圓曲線與待加工主軸相鄰邊主軸頸的外形 輪廓曲線重疊對比，對待加工主軸頸進(jìn)行修正加工；
d. 反復(fù)進(jìn)行a c步驟，直至加工出合格基正圓。
所述a步驟是采用一對直徑感應(yīng)傳感器取值， 一個直徑感應(yīng)傳感器A安裝 于水平位置，其軸線通過機(jī)床回轉(zhuǎn)中心；另一個直徑感應(yīng)傳感器B與直徑感應(yīng) 傳感器A成10度夾角進(jìn)行安裝，其軸線也通過機(jī)床回轉(zhuǎn)中心。
一種自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基正圓的設(shè)備，設(shè)有兩對直徑 感應(yīng)傳感器l、 2，兩對直徑感應(yīng)傳感器l、 2通過信號處理電路A與計算機(jī)相 接；設(shè)有角度編碼器，角度編碼器通過信號處理電路B與計算機(jī)相接；與計算 機(jī)還相接有顯示器及鍵盤。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多方位誤差自動測量，測量數(shù)據(jù)精確，可使操作者根據(jù)所顯 示在同一座標(biāo)系中相互重疊的標(biāo)準(zhǔn)基正圓曲線、待加工主軸頸前后兩主軸頸的 外形輪廓曲線，明確待加工主軸頸的圓度誤差和定位誤差的方向及誤差值，進(jìn) 而提示操作者采取修正加工工藝等相應(yīng)措施進(jìn)行有效的加工修正，直至加工修 正出符合要求的基正圓，既省時省力，提高了加工效率，同時也可保證了各主軸頸的加工精度、降低了廢品的發(fā)生率，避免因原料浪費(fèi)而加大成本的問題。


圖1是本發(fā)明直徑感應(yīng)傳感器安裝示意圖。
圖2是本發(fā)明設(shè)備的原理框圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例顯示器顯示圖形示意圖。
具體實(shí)施方式
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下面將結(jié)合

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
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首先同現(xiàn)有技術(shù)一樣，將已完成粗加工的半組合式曲軸安裝于曲軸精加工 機(jī)床(如數(shù)控重型曲軸旋風(fēng)切削加工中心)上并對其進(jìn)行調(diào)整定位，由于第一 缸主軸頸離機(jī)床卡盤距離很近，定位相對可靠，因此加工時定位誤差很小，加 工只需保證留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔考纯桑?一般在加工完其他主軸頸后再對其按現(xiàn) 有技術(shù)的方法進(jìn)行加工。
從加工第二缸主軸頸開始，按如下步驟進(jìn)行
a.自動測量待加工主軸頸的相鄰邊主軸頸一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的多點(diǎn)直徑值 及相應(yīng)的角度值，并計算各測量點(diǎn)的圓度誤差、定位誤差；例如待加工第二缸 主軸頸，需要測量第一主軸頸和第三主軸頸在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的多點(diǎn)直徑及相 應(yīng)的角度值。多點(diǎn)是在曲軸旋轉(zhuǎn)的一個周期內(nèi)，盡可能多的采集用于后續(xù)計算 的數(shù)據(jù)，至少應(yīng)在主軸頸的整個圓周上均勻測量36點(diǎn)。另外，由于與最后一個 主軸頸相鄰的只有前面一個主軸頸，因此只需測量前面主軸頸的相關(guān)參數(shù)即可。
具體操作是將兩對直徑感應(yīng)傳感器1、 2分別安裝在待測的第一、第三主軸 頸旁，角度編碼器安裝在機(jī)床主軸箱附近，與機(jī)床主軸同步旋轉(zhuǎn)。最佳安裝方 法如圖l所示每對傳感器中的一個直徑感應(yīng)傳感器A安裝于水平位置，其軸 線通過機(jī)床回轉(zhuǎn)中心，另一個直徑感應(yīng)傳感器B與第一個直徑感應(yīng)傳感器成10 度夾角a進(jìn)行安裝，其軸線也通過機(jī)床回轉(zhuǎn)中心，兩個直徑感應(yīng)傳感器由安裝 在中心支撐架上的量儀夾具進(jìn)行固定。直徑感應(yīng)傳感器采用具有耐磨材料滾珠 頂針測量頭的高精度探針量儀(TESA 03560010+03210904)，直接測量主軸頸的 直徑變化，并將測量值輸入如圖2所示的檢測設(shè)備，兩對直徑感應(yīng)傳感器l、 2 通過信號處理電路A與計算機(jī)相接；設(shè)有角度編碼器，角度編碼器通過信號處 理電路B與計算機(jī)相接；與計算機(jī)還相接有顯示器及鍵盤。兩對直徑感應(yīng)傳感 器l、 2及角度編碼器所得到的信號分別通過信號處理電路A、 B，進(jìn)行放大、整 理、模數(shù)轉(zhuǎn)換等輸入到計算機(jī)，計算機(jī)根據(jù)應(yīng)用二點(diǎn)法圓度誤差分離技術(shù)[1]既可計算出所測量主軸頸的圓度誤差、定位誤差。通常二點(diǎn)法圓度誤差分離技術(shù) 都是用于測算軸類零件的綜合圓度誤差值，而本系統(tǒng)則是利用該方法來測算曲 軸主軸頸的圓度在任意方向的實(shí)際誤差值(圓度誤差)，同時還測量出在任意方 向主軸頸的軸心相對機(jī)床回轉(zhuǎn)中心的偏移量(定位誤差)。
為避免頻繁拆卸、安裝直徑感應(yīng)傳感器所帶來的麻煩，可以設(shè)置與所加工 主軸頸數(shù)量相對應(yīng)的直徑感應(yīng)傳感器，各直徑感應(yīng)傳感器的輸出均通過信號處
理電路A與計算機(jī)相接。
b. 利用￥0++編制繪圖程序，計算機(jī)則以機(jī)床回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以曲 軸的0度相位方向?yàn)樽鴺?biāo)0度建立極坐標(biāo)系，以所測得的圓度誤差、定位誤差 及相對應(yīng)的角度值為依據(jù)，建立起主軸頸外圓面輪廓曲線的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出 曲線的極坐標(biāo)公式，繪制出所檢測的第一、第三缸主軸頸的外形輪廓曲。
c. 經(jīng)過計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理和繪圖程序，最終將所測主軸頸的外圓輪廓曲 線、標(biāo)準(zhǔn)基正圓曲線及其相對機(jī)床中心的位置在顯示器上直觀地顯示出來，即 在同一坐標(biāo)系中，將標(biāo)準(zhǔn)基正圓曲線與待加工主軸相鄰邊主軸頸的外形輪廓曲 線重疊對比，為操作者提供科學(xué)直觀的加工示意圖，提示操作者進(jìn)行有效的修 正加工工藝，實(shí)現(xiàn)對待加工主軸頸進(jìn)行有效修正加工。
具體顯示圖形如圖3所示在屏幕上設(shè)一個標(biāo)準(zhǔn)的十字軸線作為機(jī)床坐標(biāo) 系，其坐標(biāo)原點(diǎn)就是機(jī)床的旋轉(zhuǎn)中心，十字線的O度坐標(biāo)同曲軸第一缸曲拐上 死點(diǎn)吻合。同時在坐標(biāo)系中顯示出一個可以隨意大小、與機(jī)床旋轉(zhuǎn)中心同心的 基準(zhǔn)圓圖形C作為可供參考的加工標(biāo)準(zhǔn)。另外再用二種顏色分別顯示出待加工 的主軸頸前后二個主軸頸實(shí)時狀態(tài)下的圓心點(diǎn)及其外圓輪廓曲線軌跡D、 E，此 外圓輪廓軌跡的起始點(diǎn)也是從十字線的0度坐標(biāo)開始。這樣就可以實(shí)時看出前 后二個主軸頸的圓軸心和外圓曲線同基準(zhǔn)圓的誤差，方便操作工人根據(jù)顯示結(jié) 果分析誤差形態(tài)并采取有針對性的加工方法加工主軸頸基正圓。
d. 反復(fù)進(jìn)行a c步驟，直至加工出合格基正圓。 參考文獻(xiàn).田領(lǐng)紅.誤差分離技術(shù)在大軸圓度誤差測量中的應(yīng)用《傳感器世界》 (2002.7)。
權(quán)利要求
1. 一種自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基正圓的方法，是將已完成粗加工的半組合式曲軸安裝于曲軸精加工機(jī)床上并對其進(jìn)行調(diào)整定位，其特征在于從加工第二缸主軸頸開始，按如下步驟進(jìn)行a. 自動測量待加工主軸頸相鄰邊主軸頸一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的多點(diǎn)直徑值及相應(yīng)的角度值，并計算各測量點(diǎn)的圓度誤差、定位誤差；b. 以機(jī)床回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)、以曲軸的0度相位方向?yàn)樽鴺?biāo)0度建立極坐標(biāo)系，根據(jù)每測量點(diǎn)的圓度誤差、定位誤差及相對應(yīng)的角度值繪制待加工主軸頸相鄰邊主軸頸的外形輪廓曲線；c. 在同一座標(biāo)系中，將標(biāo)準(zhǔn)基正圓曲線與待加工主軸頸相鄰邊主軸頸的外形輪廓曲線重疊對比，對待加工主軸頸進(jìn)行修正加工；d. 反復(fù)進(jìn)行a～c步驟，直至加工出合格基正圓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基正圓的 方法，其特征在于所述a步驟是采用一對直徑感應(yīng)傳感器取值， 一個直徑感 應(yīng)傳感器A安裝于水平位置，其軸線通過機(jī)床回轉(zhuǎn)中心；另一個直徑感應(yīng)傳感 器B與直徑感應(yīng)傳感器A成10度夾角進(jìn)行安裝，其軸線也通過機(jī)床回轉(zhuǎn)中心。
3. —種如權(quán)利要求1所述自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基正圓的 設(shè)備，其特征在于設(shè)有兩對直徑感應(yīng)傳感器(1)、 (2)，兩對直徑感應(yīng)傳感器U)、 (2)通過信號處理電路A與計算機(jī)相接；設(shè)有角度編碼器，角度編碼器通過信號處理電路B與計算機(jī)相接；與計算機(jī)還相接有顯示器及鍵盤。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可提高加工精度及效率、降低廢品率的自動測量誤差加工半組合式曲軸主軸頸基正圓的方法，從加工第二缸主軸頸開始，按如下步驟進(jìn)行自動測量待加工主軸頸相鄰邊主軸頸一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的多點(diǎn)直徑值及相應(yīng)的角度值，并計算各測量點(diǎn)的圓度誤差、定位誤差；以機(jī)床回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)、以曲軸的0度相位方向?yàn)樽鴺?biāo)0度建立極坐標(biāo)系，根據(jù)每測量點(diǎn)的圓度誤差、定位誤差及相對應(yīng)的角度值繪制待加工主軸頸相鄰邊主軸頸的外形輪廓曲線；在同一坐標(biāo)系中，將標(biāo)準(zhǔn)基正圓曲線與待加工主軸相鄰邊主軸頸的外形輪廓曲線重疊對比，對待加工主軸頸進(jìn)行修正加工；反復(fù)進(jìn)行a～c步驟，直至加工出合格基正圓。
文檔編號B23Q17/00GK101439412SQ20081023004
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者旭 張, 林堯武, 陳憲慶 申請人:大連晨瑞自動化系統(tǒng)有限公司