跟隨磨削中在線跟隨直徑測(cè)量方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)加工領(lǐng)域的直徑在線測(cè)量方法及裝置，尤其適用于加工時(shí)處于偏心運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的被加工部位的直徑在線測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]曲軸連桿頸的磨削工藝主要分為同心磨削和跟隨磨削兩種，同心磨削是利用偏心夾具裝夾將連桿頸的中心移至機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心進(jìn)行磨削；跟隨磨削是以主軸頸為回轉(zhuǎn)中心，而連桿頸在偏心狀態(tài)下回轉(zhuǎn)，再配合砂輪在垂直于回轉(zhuǎn)中心的方向上作前進(jìn)、后退的往復(fù)直線同步運(yùn)動(dòng)進(jìn)行磨削。
[0003]目前在曲軸連桿頸跟隨磨削時(shí)所使用的在線測(cè)量裝置均為使用單點(diǎn)測(cè)頭的測(cè)量裝置。單點(diǎn)測(cè)頭在外圓同心磨削時(shí)的一般使用情況如圖6所示，單點(diǎn)測(cè)頭70卡裝在固定的支架71上，其內(nèi)裝有位置傳感器，下端的觸頭72與被測(cè)工件73的外圓緊密接觸，隨著被磨削工件外圓尺寸的不斷縮小，觸頭不斷伸出，其內(nèi)傳感器便可計(jì)算出直徑的變化量，再通過(guò)控制箱的信號(hào)線69將其數(shù)據(jù)輸出。
[0004]單點(diǎn)測(cè)頭用在連桿頸跟隨磨削時(shí)的原理如圖7所示。為了使單點(diǎn)測(cè)頭能夠與偏心運(yùn)轉(zhuǎn)的被磨削的連桿頸一起做跟隨運(yùn)動(dòng)，特安排了一個(gè)V形體14，所述V形體始終搭接在連桿頸15上，其內(nèi)安置了單點(diǎn)測(cè)頭，單點(diǎn)測(cè)頭的觸頭72始終彈性壓在連桿頸外圓上。為了保持V形體能夠穩(wěn)定地與連桿頸做跟隨運(yùn)動(dòng)，其上設(shè)置了一個(gè)傾斜桿12，所述傾斜桿又通過(guò)鉸鏈與一可上、下擺動(dòng)的擺臂13相連。在連桿頸跟隨磨削開(kāi)始前，需要將攜帶單點(diǎn)測(cè)頭的V形體搭接到連桿頸上。目前所使用的方法是在整套量?jī)x的基座上安置一個(gè)直線油缸，以其為動(dòng)力帶動(dòng)所述擺臂的上、下擺動(dòng)帶動(dòng)V形體的升降來(lái)完成的。為了避免搭接時(shí)產(chǎn)生撞擊，在油缸驅(qū)動(dòng)V形體下降到某一特定位置時(shí)由一位置傳感器發(fā)訊，使控制油缸的電磁閥關(guān)閉油路，于是V形體便停止下降。經(jīng)短暫延時(shí)后工件開(kāi)始回轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁閥再次接通油路使V形體繼續(xù)下降，從而完成搭接工作。
[0005]近年來(lái)，曲軸連桿頸的磨削已由同心磨削逐漸趨向于跟隨磨削，但跟隨磨削中采用上述測(cè)量裝置由于主要存在以下兩大方面的缺陷，致使跟隨磨削時(shí)連桿頸的直徑在線測(cè)量裝置并不能令人滿意。
[0006]一、單點(diǎn)測(cè)頭看似簡(jiǎn)單，然而其缺點(diǎn)甚多。首先，它要求支承測(cè)頭的V形體等在運(yùn)轉(zhuǎn)中不得使觸頭與連桿頸的外圓之間有任何附加的相對(duì)位移，否則必將影響測(cè)量精度，這在跟隨磨削時(shí)是有相當(dāng)難度的。例如當(dāng)連桿頸在第一、四象限運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿頸要帶動(dòng)V形體等一起向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)V形體等由于慣性等作用會(huì)更加緊密地壓向工件；反之在第二、三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)，V形體等又有脫開(kāi)工件的趨勢(shì)。如果整套裝置的剛性略有不足或其靈活性略有差異的話，均會(huì)造成觸頭與連桿頸表面之間位置的微小變化，而這在微米級(jí)的測(cè)量中是絕對(duì)不允許的。事實(shí)證明，在靜止?fàn)顟B(tài)，只要用手指輕輕觸壓擺臂等，均會(huì)看到測(cè)頭讀數(shù)的明顯變化，因此，這給設(shè)計(jì)及制造帶來(lái)了不小的難度。
[0007]其次，單點(diǎn)測(cè)頭整體為一細(xì)長(zhǎng)桿，在測(cè)量時(shí)受熱變形的影響會(huì)一比一地直接反映在測(cè)量的尺寸上，尤其是磨削過(guò)程中溫度變化的冷卻液會(huì)直接澆到測(cè)頭上，其溫度變化引起的熱度變形是十分驚人的，因此其測(cè)量精度的穩(wěn)定性大受影響。
[0008]再者，V形體搭接的表面并非真正的圓柱體，從而導(dǎo)致V形體與連桿頸的中心之間的距離必然會(huì)產(chǎn)生各個(gè)瞬間無(wú)法預(yù)測(cè)的變化，這無(wú)疑也會(huì)影響到測(cè)量精度。
[0009]如果還要在線測(cè)量圓度，V形體上支承點(diǎn)的位置以及與觸頭之間的相對(duì)位置等，對(duì)于不同直徑的工件均需進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，其制造和檢驗(yàn)的難度也很大，因此成本極高，而且一個(gè)V形體可適應(yīng)的工件直徑又很有限，最終導(dǎo)致一臺(tái)磨床所需的測(cè)量裝置在整機(jī)中所占的成本是無(wú)法讓人接受的。
[0010]二、用電磁閥的開(kāi)閉來(lái)控制油缸運(yùn)行位置從而控制V形體位置的方法固然簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)甚多。由于受傳感器發(fā)訊靈敏度的影響、受電磁閥閥芯運(yùn)動(dòng)靈活性的影響以及下降時(shí)油缸回油端空氣的影響，V形體停止的位置精度不高，而為了避免V形體與工件相撞，只能把停止的位置調(diào)高(目前采用該方法V形體停止的位置距連桿頸的距離至少要100多毫米)，如此當(dāng)電磁閥再次通電以使V形體最終搭接在工件上時(shí)便會(huì)產(chǎn)生猛烈的撞擊，而對(duì)于如此精密而昂貴的儀器每工作一次均需產(chǎn)生一次撞擊是不可想象的。
[0011]此外，如果萬(wàn)一電磁閥失靈，在斷電時(shí)閥桿不能及時(shí)復(fù)位，則V形體即會(huì)直接撞擊到工件上，此種現(xiàn)象也曾經(jīng)發(fā)生過(guò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有技術(shù)下的上述缺陷，本發(fā)明提供一種全新的跟隨磨削中在線跟隨直徑測(cè)量方法及裝置，其測(cè)量精度和穩(wěn)定性均較好并可解決現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中V形體不能快速、平穩(wěn)而又準(zhǔn)確地搭接在工件上的問(wèn)題且絕無(wú)失靈的可能，同時(shí)裝置的成本很低。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種跟隨磨削中在線跟隨直徑測(cè)量方法，在磨削過(guò)程中使雙卡爪測(cè)頭的兩卡爪始終彈性?shī)A持在被加工圓柱的外徑上，保留雙卡爪測(cè)頭的本體相對(duì)于被加工圓柱的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，讓偏心回轉(zhuǎn)的被加工圓柱帶動(dòng)所述雙卡爪測(cè)頭的本體隨被加工圓柱作跟隨運(yùn)動(dòng)，通過(guò)分別安裝在所述兩卡爪上的相對(duì)的兩個(gè)位置傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量被加工圓柱的直徑。
[0014]磨削開(kāi)始前，優(yōu)選先采用V形體分兩步靠近直至搭接在被加工圓柱上，第一步是使V形體減速靠近并提前停止在預(yù)定位置，第二步是使V形體從預(yù)定位置啟動(dòng)慢速靠近直至搭接，再使雙卡爪測(cè)頭彈性?shī)A持在被加工圓柱的外徑上并將雙卡爪測(cè)頭的本體固定在V形體所在的構(gòu)件(本文所稱某零件所在的構(gòu)件是指該零件或與該零件固定連接的其他零件)上；磨削結(jié)束后，可以先使雙卡爪測(cè)頭脫開(kāi)被加工圓柱，再使V形體脫開(kāi)被加工圓柱并回到初始位置；將被加工件作為曲柄，將V形體所在的構(gòu)件作為連桿，構(gòu)建曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，磨削過(guò)程中，將曲柄作為主動(dòng)件，磨削前后，將搖桿作為主動(dòng)件。
[0015]優(yōu)選將雙卡爪測(cè)頭的本體所在的構(gòu)件與V形體所在的構(gòu)件鉸接，在雙卡爪測(cè)頭的本體所在的構(gòu)件和V形體所在的構(gòu)件之間連接氣缸，連接方式分別為與氣缸的兩端鉸接，連接點(diǎn)分別在位于一端的缸體上和位于另一端的氣缸活塞桿上，且這兩個(gè)連接點(diǎn)與雙卡爪測(cè)頭的本體所在的構(gòu)件與V形體所在的構(gòu)件間的鉸接點(diǎn)均不同軸，在磨削過(guò)程中，利用氣缸活塞桿與缸體之間的作用力將雙卡爪測(cè)頭的本體固定在V形體所在的構(gòu)件上，從而使雙卡爪測(cè)頭的本體與V形體一起作同步跟隨運(yùn)動(dòng)，磨削前后，驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿伸縮使雙卡爪測(cè)頭靠近或脫開(kāi)被加工圓柱。該方法是使雙卡爪測(cè)頭的本體也通過(guò)一套機(jī)械裝置相當(dāng)于安裝在V形體上，如此便可使之間接地與被加工圓柱一起作跟隨運(yùn)動(dòng)，從而解決了在線測(cè)量的難題。在更換工件時(shí)V形體及雙卡爪測(cè)頭必須在磨削完畢時(shí)首先離開(kāi)工件，為此在支承V形體的一個(gè)傾斜桿上安排一個(gè)微型氣缸，再通過(guò)一套以傾斜桿為基體的機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)測(cè)頭能夠卡入或退出工件。
[0016]磨削前后搖桿的運(yùn)動(dòng)優(yōu)選通過(guò)液壓傳動(dòng)(例如直線油缸驅(qū)動(dòng))實(shí)現(xiàn)；磨削開(kāi)始前，對(duì)應(yīng)于搖桿的擺動(dòng)行程設(shè)置兩條回油路并使這兩條回油路依次投入工作，通過(guò)逐漸關(guān)小第一條回油路的回油面積直至使回油路關(guān)閉實(shí)現(xiàn)所述第一步，通過(guò)改換設(shè)有阻尼通道的第二條回油路實(shí)現(xiàn)所述第二步。在測(cè)頭退出工件后，V形體的脫開(kāi)工件是以安排在整套系統(tǒng)基座上的油缸為動(dòng)力，通過(guò)與基座和傾斜桿均有鉸鏈連接的擺臂完成的。
[0017]優(yōu)選在第一條回油路上設(shè)置轉(zhuǎn)閥，并使轉(zhuǎn)閥的閥桿與搖桿的轉(zhuǎn)軸同軸同步回轉(zhuǎn)，使搖桿帶動(dòng)V形體靠近被加工圓柱的過(guò)程因同步回轉(zhuǎn)的閥桿逐漸關(guān)閉第一條回油路而停止，從而實(shí)現(xiàn)所述第一步。為了在新的工件磨削前V形體能夠快速、準(zhǔn)確而平穩(wěn)地搭接在連桿頸上，在擺臂和基座的鉸鏈處安排了一個(gè)特制的所述轉(zhuǎn)閥用以控制驅(qū)動(dòng)擺臂升降的油缸在下降(也即V形體趨向工件)時(shí)的回油腔通道的面積的變化，具體而言是所述轉(zhuǎn)閥的閥桿與所述擺臂的轉(zhuǎn)軸同步回轉(zhuǎn)，當(dāng)V形體下降到接近工件的特定位置時(shí)，所述閥桿突然將所述回油面積關(guān)小進(jìn)而關(guān)閉之，從而保證V形體可以快速、準(zhǔn)確而平穩(wěn)地搭接在工件上。
[0018]一種跟隨磨削中在線跟隨直徑測(cè)量裝置，包括基座、擺臂、傾斜桿、V形體和測(cè)頭。擺臂的右端與基座鉸接，擺臂的左端與傾斜桿的上端鉸接，傾斜桿的下端與V形體固定連接，V形體的V形面作為用于搭接被加工圓柱面的工作表面。所述測(cè)頭為雙卡爪測(cè)頭，所述測(cè)頭通過(guò)一支承桿鉸接在擺臂的左端，且其鉸接點(diǎn)和傾斜桿與擺臂的鉸接點(diǎn)同軸，傾斜桿或與傾斜桿固定連接的其他結(jié)構(gòu)和支承桿或與支承桿固定連接的其他結(jié)構(gòu)之間連接有氣缸，連接方式分別為與氣缸的兩端鉸接，連接點(diǎn)分別在位于一端的缸體上和位于另一端的氣缸活塞桿上，且氣缸與傾斜桿和支承桿之間的鉸接點(diǎn)均與傾斜桿和擺臂之間的鉸接點(diǎn)不同軸。所述V形體上設(shè)有外伸高度可調(diào)的用于支承測(cè)頭的本體的限位結(jié)構(gòu)，當(dāng)V形體搭接在被加工圓柱上時(shí)，支承桿擺至測(cè)頭的本體支承于限位結(jié)構(gòu)上時(shí)對(duì)應(yīng)測(cè)頭的兩卡爪恰好能夠彈性?shī)A持在被加工圓柱的外徑上的位置。被加工圓柱的磨削前的啟動(dòng)位置和磨削后的停止位置可以為同一位置，優(yōu)選為處于主軸頸回轉(zhuǎn)中心正右方的位置(參見(jiàn)圖1)。磨削前，擺臂下降帶動(dòng)傾斜桿下降同時(shí)擺向被加工圓柱，這個(gè)階段擺臂擺下行程的終點(diǎn)優(yōu)選對(duì)應(yīng)于V形體恰好搭接在啟動(dòng)位置的被加工圓柱上的位置，并且只要磨削過(guò)程中V形體能夠始終保持搭接狀態(tài)即可。
[0019]在擺臂與基座的鉸接點(diǎn)處還同軸鉸接有V形杠桿，V形杠桿上鉸接點(diǎn)在V形的根部，V形杠桿的上臂、下臂分別位于擺臂的上、下兩側(cè)，所述基座上還可以鉸接一單活塞桿直線油缸的缸體，所述直線油