[發明專利]用于測量鉆孔的測量方法和測量系統以及具有測量系統的精密機床

有效

• 申請號: 202011508942.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN113001259B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: R·雷格勒;U·莫斯;G·海因勒
• 申請（專利權）人: 卡迪爾生產有限責任公司
• 主分類號: B23Q17/20
• 分類號: B23Q17/20;B24B33/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;王麗輝

用于測量鉆孔的測量方法和測量系統以及具有測量系統的精密機床。在用于測量工件中的鉆孔的幾何形狀的測量方法的情況中，使用了具有測量單元(110)的測量系統，該測量單元(110)在準備好操作的狀態下具有測量心軸(120)，該測量心軸能夠借助于線性驅動器沿著平行于測量心軸軸線(125)的行進路徑雙向移動。通過借助于線性驅動器將測量心軸(120)移動到校準位置，利用參考裝置(200)通過具有限定的內部尺寸的至少一個參考元件(230?1,230?2)將測量心軸(120)校準至少一次，在該校準位置中，測量心軸的測量傳感器布置在參考元件的區域中。

技術領域

本發明涉及一種用于測量鉆孔的幾何形狀的測量方法、一種適于進行該測量方法的測量系統以及一種具有這種類型的測量系統的精密機床。

一個優選的應用領域是通過內部珩磨對鉆孔進行的測量輔助精密機加工，在精密機加工之前和/或之后進行的用于確定鉆孔的宏觀形狀的測量，特別是鉆孔的內徑的測量。

背景技術

珩磨是一種具有幾何形狀不確定的刀片的機加工方法，在珩磨的情況下，珩磨工具進行由兩個分量組成的切削運動，并且在珩磨工具的一個或多個切削材料體(例如機器珩磨頭)和待機加工的鉆孔內表面之間存在連續的表面接觸。珩磨工具的運動學的特征在于旋轉運動和線性運動的疊加，該線性運動在鉆孔的軸向方向上延伸。通常還提供可選的擴展運動，其導致珩磨工具的有效直徑的變化。

珩磨工具的運動學在鉆孔內表面上產生帶有交叉工具痕跡的表面結構。通過珩磨最終機加工的表面可以滿足在尺寸和形狀公差方面的極高要求。因此，發動機或發動機部件中的許多高負荷滑動面(例如發動機缸體中的氣缸襯套表面或注射泵的殼體中的鉆孔內表面)都是通過珩磨來機加工的。

在珩磨的情況下，通常要保持與鉆孔的宏觀形狀和尺寸相關的非常窄的公差規格，該鉆孔尺寸例如通過鉆孔直徑來量化。通常，在珩磨過程完成后，借助于測量系統對鉆孔幾何形狀的測量確定是否已經在公差范圍內通過珩磨過程獲得了期望的宏觀形狀。用于此目的的測量系統可以集成到精密機床中，或者可以是與精密機床分離的測量站的組成部分。

為此目的已知的測量系統包括測量單元，在準備好操作的狀態下，該測量單元具有可以借助于線性驅動器平行于測量心軸軸線來回移動的測量心軸。在測量操作期間，測量心軸可以移動到鉆孔中，隨后借助于線性驅動器再次移出鉆孔，以便進行測量。在測量期間，借助于線性驅動器，可以根據需要移動不同的測量平面。測量心軸通常在測量心軸載體的工件側端部處可替換地聯接到測量心軸連接器，測量心軸載體安裝在可以平行于測量心軸軸線移動的滑動件上。聯接器可以是剛性的，或者也可能例如以萬向節或浮動的方式在有限的范圍內可移動。

測量心軸可以是例如氣動測量心軸。氣動測量心軸通常具有至少一對測量噴嘴，它們相對于測量心軸軸線彼此以一定的徑向間距布置。也存在具有僅一個測量噴嘴的變體。測量噴嘴可以理解為氣動測量系統的測量點。觸覺操作測量心軸或具有一個或多個電感或電容傳感器或雷達傳感器的測量心軸也是已知的。

為了防止測量誤差，測量系統通常借助于參考裝置不時進行校準。參考裝置包括具有限定的內部尺寸的至少一個參考元件，例如具有精確已知內徑的一個或多個參考環。這種類型的參考環通常也稱為測量環、零環、量規環或校準環。為了校準的目的，測量心軸被移動到參考裝置的區域中，使得參考元件的(已知的)內徑可以通過測量心軸來測量。在測量值和(已知)內徑之間存在不可容忍的偏差的情況下，可以進行校正。

在正常測量操作期間，測量心軸和參考裝置通常相對于彼此同軸布置，結果是當鉆孔位于測量位置時，參考裝置定位在鉆孔入口附近。同軸布置被認為是有利的，因為為了校準的目的，測量心軸必須僅軸向地移動(平行于測量心軸軸線)，以便在工作定位(測量傳感器在鉆孔內)和校準定位(測量傳感器在參考裝置的區域中)之間改變。

專利說明書DE?100?60?967?B4描述了一些示例，在這些示例的情況下，參考環由待測量工件的材料組成，以避免溫度引起的校準誤差。