現(xiàn)場加工鏜床自動定位加工與檢測技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種現(xiàn)場加工鏜床自動定位加工與檢測技術(shù)，涉及到機(jī)床裝備安裝調(diào)試過程中主軸的自動檢測、調(diào)節(jié)、定位，被加工零件操作加工過程中表面的尺寸、形狀、位置檢測和加工工藝評估，可應(yīng)用于水電站、核電站、艦艇、船舶，采礦等領(lǐng)域的大型機(jī)床裝備和零部件的安裝、使用、調(diào)試、維護(hù)、加工、修理、檢測等作業(yè)，也可擴(kuò)展應(yīng)用于一般孔類零件加工和各種操作過程中的主軸自動定位、加工過程自動檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]大型水電站、核電站、艦艇、船舶，采礦等領(lǐng)域，零部件的安裝、維護(hù)、修復(fù)、調(diào)試等操作，由于生產(chǎn)制造廠商遠(yuǎn)離使用地，或不便于拆卸、移動等原因，采用傳統(tǒng)處理方法使用大型機(jī)床或者制作專機(jī)完成零部件的操作加工后運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)安裝，經(jīng)常產(chǎn)生難于克服的困難，如運(yùn)輸困難、加工周期長、成本昂貴、遠(yuǎn)離制造或維修基地的現(xiàn)場安裝調(diào)試或檢測修復(fù)不易實(shí)施，工程費(fèi)時、費(fèi)力、費(fèi)財、協(xié)調(diào)困難等等。為了適應(yīng)社會發(fā)展的需求，人們發(fā)展了現(xiàn)場加工技術(shù)，即直接在被加工大尺寸零部件上安裝操作加工機(jī)床，完成加工任務(wù)?，F(xiàn)場加工技術(shù)是一種適應(yīng)各種復(fù)雜工作條件下零部件的加工、檢測、維護(hù)、修復(fù)等作業(yè)的良好方法，但其中大型裝備和零部件的安裝、使用、調(diào)試、維護(hù)、加工、修理、檢測等作業(yè)，經(jīng)常遇到機(jī)床在指定位置的正確安裝、定位，大尺寸深孔零部件表面位置、形狀、尺寸的檢測以及加工或操作過程中工藝評估問題。能自動完成機(jī)床裝備安裝調(diào)試過程中主軸的自動檢測、調(diào)節(jié)、定位，被加工零件表面的尺寸、形狀、位置檢測和加工工藝評估，成為現(xiàn)場加工技術(shù)關(guān)鍵核心問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題是提供一種能夠在現(xiàn)場加工條件下，集機(jī)床的自動定位、被加工零件的操作、加工、檢測為一體的技術(shù)和方法。采用該方法，初步安裝加工機(jī)床于被加工孔零件后，能夠自動檢測加工機(jī)床主軸軸線位置，自動調(diào)整、定位和緊固機(jī)床主軸軸線于正確位置，檢測被加工零件孔的尺寸、形狀、位置，可以構(gòu)建被加工內(nèi)孔表面三維形貌，進(jìn)行加工工藝參數(shù)分析并進(jìn)行計算、評估，操作加工完成后，可以重新檢測并給出結(jié)果。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
一是現(xiàn)場加工鏜床自動定位加工與檢測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，包括機(jī)床的構(gòu)成；
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
二是孔表面尺寸、形狀、位置檢測及工藝評估方法；
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
三是孔表面尺寸、形狀、位置檢測及工藝評估的自動掃描檢測機(jī)構(gòu)設(shè)計;
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
四是機(jī)床主軸基準(zhǔn)軸線的確立方法；
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】
五是機(jī)床主軸位置的自動檢測和調(diào)整定位；
[0009]
【發(fā)明內(nèi)容】
六是被加工孔操作加工結(jié)果評估。
[0010]所實(shí)施的一種現(xiàn)場加工鏜床自動定位加工與檢測技術(shù)，其方法如下，如圖1所示。
【發(fā)明內(nèi)容】
一，現(xiàn)場加工鏜床自動定位加工與檢測技術(shù)由主軸及主軸驅(qū)動系統(tǒng)S100、主軸定心調(diào)整系統(tǒng)S201和S202、主軸位置檢測系統(tǒng)S300、刀架進(jìn)給系統(tǒng)S500，控制系統(tǒng)S600等組成，機(jī)床初步吊裝固定于被加工零件后，能完成機(jī)床主軸軸線與所要求軸線相對位置檢測，計算出軸線偏差并自動調(diào)整機(jī)床軸線位置，自動緊固；能進(jìn)行被加工孔表面形狀、位置、檢測，構(gòu)建被加工表面三維形貌和進(jìn)行零件表面加工評估。
【發(fā)明內(nèi)容】
二，孔表面尺寸、形狀、位置檢測及工藝評估所采用的方法是包括一個表面重構(gòu)與評估系統(tǒng)S400，用于對機(jī)床定位，對被加工零件進(jìn)行正確操作、加工和檢測，以及對操作加工效果進(jìn)行評估。被加工孔表面可以是具有尺寸、形狀、位置誤差的復(fù)雜表面，被加工表面重構(gòu)與評估系統(tǒng)通過采用激光或其他位置傳感器掃描檢測被加工孔，檢測和采集數(shù)據(jù)，重構(gòu)被加工表面三維形貌，如圖2所示，根據(jù)檢測和重構(gòu)的表面三維形貌，計算被檢測加工表面理想輪廓以及尺寸、形狀、位置誤差，判斷加工余量、加工工藝，或給出合理工藝評估。
【發(fā)明內(nèi)容】
三，表面尺寸、形狀、位置檢測及工藝評估，由主軸及主軸驅(qū)動系統(tǒng)S100、主軸位置檢測系統(tǒng)S300、刀架進(jìn)給系統(tǒng)S500組合實(shí)現(xiàn)，主軸位置檢測系統(tǒng)S300的激光位置檢測傳感器或其他位置檢測傳感器是安裝在刀架進(jìn)給系統(tǒng)上，由主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以及軸向進(jìn)給運(yùn)動配合徑向進(jìn)給運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對零件表面的掃描檢測。其中，主軸(10)本體一側(cè)有凹槽，凹槽內(nèi)安裝傳動絲桿￠)，主軸驅(qū)動裝置(I)由驅(qū)動馬達(dá)，減速器和傳動箱組成，其中傳動箱套在主軸上，傳動箱通過其內(nèi)套上的鍵與主軸上的凹槽配合傳遞扭矩，帶動主軸旋轉(zhuǎn)的同時，傳動絲桿可以驅(qū)動刀架進(jìn)給系統(tǒng)S500產(chǎn)生軸向進(jìn)給運(yùn)動；刀架進(jìn)給裝置，包括軸向進(jìn)給裝置(8)和徑向進(jìn)給裝置(9)，徑向進(jìn)給裝置(9)由獨(dú)立的馬達(dá)驅(qū)動和控制，通過傳動絲桿螺母副，帶動刀架沿徑向移動，實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給。控制系統(tǒng)可以驅(qū)動位置檢測裝置(7)沿徑向調(diào)整檢測位置，沿軸向產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)進(jìn)給移動，實(shí)現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)環(huán)和工件內(nèi)孔的掃描檢測。
【發(fā)明內(nèi)容】
四，機(jī)床主軸基準(zhǔn)軸線的確立方法，是由預(yù)先安裝和設(shè)置在軸端的兩個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)(5)、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)(13)所確立的軸線作為基準(zhǔn)軸線，也可以是由一個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)配合一個水平儀所確立的軸線作為基準(zhǔn)軸線；所述的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，可以是預(yù)先制造的各種精密工藝圓環(huán)，也可以是預(yù)先加工的作為定位基準(zhǔn)軸線的其他工藝基準(zhǔn)表面；標(biāo)準(zhǔn)環(huán)或工藝基準(zhǔn)表面可以是一個、兩個或多個，安裝固定的位置，可以是被加工孔軸兩端，也可以安裝于被加工孔中間部位。
【發(fā)明內(nèi)容】
五，機(jī)床主軸位置的自動檢測和調(diào)整定位，是通過檢測標(biāo)準(zhǔn)環(huán)實(shí)現(xiàn)，采用激光或其他位置傳感器掃描檢測標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，計算機(jī)床軸線與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)所確定的基準(zhǔn)軸線位置偏差，或與一個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)配合一個水平儀所確立的軸線偏差，從而獲得機(jī)床主軸位置；機(jī)床主軸位置的自動調(diào)整和定位，是通過主軸定心調(diào)整系統(tǒng)完成；主軸定心調(diào)整系統(tǒng)分別由主軸定心調(diào)整系統(tǒng)S201和主軸定心調(diào)整系統(tǒng)S202、定心驅(qū)動裝置(2)和定心驅(qū)動裝置(14)以及支架(4)和支架(15)組成，主軸定心調(diào)整系統(tǒng)S201和S202均配置有軸承及軸承座(3)和軸承座(12)，當(dāng)機(jī)床主軸軸線與所要求基準(zhǔn)軸線的相對位置產(chǎn)生偏差時，由控制系統(tǒng)S600驅(qū)動主軸定心調(diào)整系統(tǒng)S201和主軸定心調(diào)整系統(tǒng)S202，使機(jī)床主軸在一定空間范圍移動或者偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸定位；其中，軸承及軸承座徑向端配置有不少于3套由可伸縮的調(diào)節(jié)頂桿構(gòu)成的定心驅(qū)動裝置，當(dāng)機(jī)床主軸軸線與所要求基準(zhǔn)軸線的相對位置產(chǎn)生偏差時，根據(jù)偏差大小和方向由控制系統(tǒng)S600給出修正指令，分別驅(qū)動定心驅(qū)動裝置調(diào)節(jié)頂桿，修正加工軸線位置，實(shí)現(xiàn)加工軸線自動定心。
【發(fā)明內(nèi)容】
六，被加工孔操作加工結(jié)果評估，由表面重構(gòu)與評估系統(tǒng)S400完成；通過激光或其他位置傳感器對操作加工的孔表面再次掃描檢測，給出安裝、定位、修復(fù)、各種操作和加工結(jié)果評估。
【附圖說明】
[0011]圖1自動定位加工與檢測技術(shù)示意圖
[0012]SlOO:主軸及主軸驅(qū)動系統(tǒng)
[0013]S201、S202:主軸定心調(diào)整系統(tǒng)
[0014]S300:主軸位置檢測系統(tǒng)
[0015]S400:表面重構(gòu)與評估系統(tǒng)
[0016]S500:刀架進(jìn)給系統(tǒng)
[0017]S600:控制系統(tǒng)
[0018](I)主軸驅(qū)動裝置(2)定心驅(qū)動裝置(3)主軸軸承 (4)支架
[0019](5)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)(6)軸向進(jìn)給絲桿(7)位置檢測裝置(8)軸向進(jìn)給裝置
[0020](9)徑向進(jìn)給裝置(10)主軸(11)零件(12)主軸軸承
[0021](13)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)(14)定心驅(qū)動裝置(15)支架(16)可調(diào)節(jié)支撐腳
[0022]圖2表面重構(gòu)和表面質(zhì)量評估
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，首先將機(jī)床主體結(jié)構(gòu)初步吊裝并固定于被加工零件孔內(nèi)，安裝包括主軸及主軸驅(qū)動系統(tǒng)S100、主軸定心調(diào)整系統(tǒng)S201和S202、主軸位置檢測系統(tǒng)S300、刀架進(jìn)給系統(tǒng)S500，控制系統(tǒng)S600以及表面重構(gòu)與評估系統(tǒng)S400等。
[0024]完成機(jī)床結(jié)構(gòu)和各功能系統(tǒng)安裝和固定于被加工零件后，進(jìn)行機(jī)床主軸軸線與所要求軸線相對位置的自動檢測。機(jī)床主軸基準(zhǔn)軸線的確立方法，是由預(yù)先安裝和設(shè)置在軸端的兩個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)(5)、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)(13)所確立的軸線作為基準(zhǔn)軸線，基準(zhǔn)軸線也可以是由一個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)配合一個水平儀所確立的軸線作為基準(zhǔn)軸線；所述的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，可以是預(yù)先制造的各種精密工藝