[發明專利]一種曲軸加工在線檢測自動定位系統及方法

無效

• 申請號: 201110086378.4
• 申請日: 2011-04-07
• 公開（公告）號: CN102240925A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 趙彤;王英瑞;葉佩青;周東
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23Q17/20
• 分類號: B23Q17/20;G01B21/24
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種機械加工檢測系統，特別是關于一種曲軸加工在線檢測自動定位系統及方法。

背景技術

一般活塞式發動機中，曲軸是傳遞動能的關鍵部件，活塞的往復運動通過曲軸轉變為旋轉運動，從而輸出發動機的功率。在大型船用柴油發動機中，曲軸往往動輒上百噸，由于重型曲軸形狀復雜、剛度差、工作環境復雜等特點，為保證承受扭矩、彎矩以及動載荷等的影響，其結構強度、剛度、尺寸精度以及質量平衡等方面，都有很高的要求，重型曲軸的制造加工仍是機械制造領域重要的研究課題之一。

重型曲軸檢測定位技術是保證曲軸加工質量、加工效率的關鍵技術之一。重型曲軸制造過程一般采用分段鑄造熱處理，紅套熱裝后再利用曲軸旋風加工中心進行整體的粗精加工。在曲軸旋風加工中心上安裝曲軸，除曲軸軸端采用四爪卡盤夾持外，曲軸各段主軸頸處輔以中心架支撐，由于所受重力較大，通過中心架上的液壓缸支撐曲軸。曲軸的準確安裝定位是保證加工質量的前提條件，一般要求曲軸的軸端與各段主軸頸軸線保持同軸并在同一水平面，采用曲軸各段主軸頸同軸度誤差來衡量安裝定位的準確程度。根據曲軸結構特點可知，曲軸沿長度方向上質量分布并不均勻，于是各段中心架受力并不一致，在安裝過程中，只有精確調整各中心架的液壓力，才能使各段主軸頸軸線同軸度誤差滿足加工精度要求。由于測量手段的限制，直接測量曲軸安裝主軸頸同軸度誤差有一定的困難。通過觀察發現，在曲軸繞主軸頸旋轉過程中，曲拐上與主軸頸相對端的曲柄臂間距，隨曲軸旋轉呈現周期性變化規律，而這恰恰是曲軸各段主軸頸不同軸的反映。工程中獲取該間距的測量數據，即可利用相應算法反推曲軸各段曲拐主軸頸軸線的相對偏移量，從而間接獲取曲軸安裝主軸頸同軸度的信息，以此為依據指導中心架壓力調整，實現曲軸安裝過程中的自動定位找正。

目前，在生產中使用的在線檢測定位系統，一般采用獨立的工控機單元對測量數據進行分析處理。從系統集成的角度看，這種配備獨立工控機單元進行數據處理的傳統方式，由于測量數據和制造數據的分離，容易產生操作頻繁移位，降低生產效率。而且，由于采用手動調整定位找正，這在很大程度上依賴操作員的經驗和主觀判斷，具有一定的盲目性，影響生產效率。此外，附加的工控機單元增加了開發管理成本。為此，迫切需要開發出一套的檢測系統，滿足生產實踐的需要。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種用于數控重型曲軸旋風加工中心的在線檢測自動定位系統及方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種曲軸加工在線檢測自動定位系統，其特征在于：它包括加工曲軸的旋風加工中心、信號采集處理裝置和數控系統三部分，其中信號采集處理裝置包括間距測量裝置、壓力測量裝置和相位測量裝置，數控系統中設置有一數控PCU單元；所述的間距測量裝置包括間距信號傳感器、間距測量傳輸裝置、無線測量數據發送裝置、無線測量數據接收裝置、網絡傳輸裝置和數控系統PCU單元，其中間距信號傳感器、間距測量傳輸裝置和無線測量數據發送裝置集成在一起，設置在曲軸的各對曲柄臂之間，無線測量數據接收裝置、網絡傳輸裝置和數控系統PCU單元設置在數控系統的操作臺上；所述間距信號傳感器獲取間距信號，通過測量傳輸裝置將間距數據通過無線發送裝置發出，由無線接收裝置獲取間距數據，經網絡傳輸裝置將間距數據傳送到數控系統PCU單元進行處理；所述的相位測量裝置包括主軸相位信號傳感器、主軸相位數據測量傳輸裝置和數控系統PCU單元，所述主軸相位信號傳感器設置在曲軸旋風加工中心的主軸的一端，通過四爪卡盤和曲軸的軸端相連接，將其獲取的相位數據，通過主軸相位數據測量傳輸裝置傳送到數控系統PCU單元進行處理；所述的壓力測量裝置包括壓力信號傳感器、壓力測量傳輸裝置和數控系統PCU單元，所述壓力信號傳感器設置在支撐曲軸的中心架上，其獲取的壓力信號，通過壓力測量傳輸裝置傳送到數控系統PCU單元進行處理。