高精度圓柱套內(nèi)壁閉合異形曲線槽的檢測方法

陳洪海，吳慶堂，聶鳳鳴，胡寶共，康 戰(zhàn)

（長春設(shè)備工藝研究所，長春 130012）

高精度圓柱套內(nèi)壁閉合異形曲線槽的檢測方法

陳洪海，吳慶堂，聶鳳鳴，胡寶共，康 戰(zhàn)

（長春設(shè)備工藝研究所，長春 130012）

0 引言

高精度圓柱套內(nèi)壁閉合曲線槽的檢測裝置，尤其適用于對(duì)高強(qiáng)度、高剛性、高精度的內(nèi)壁閉合異形曲線槽工作曲面的精密檢測。

圓柱套內(nèi)壁曲線槽的工作面是扭曲的空間曲面，因此對(duì)曲線槽工作曲面加工后的檢測極為困難，常規(guī)的檢驗(yàn)方法和工具根本不可能完成。關(guān)于圓柱套內(nèi)壁曲線槽工作曲面的檢測，目前公知的技術(shù)是采用三坐標(biāo)測量儀測量曲線槽的工作曲面，再將檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用FORTRAN語言編程，數(shù)據(jù)處理后，需要用“記事本”查看結(jié)果，用“AutoCAD”軟件查看圖形情況，整個(gè)過程復(fù)雜繁瑣、耗時(shí)費(fèi)力，通常只能由少數(shù)專家進(jìn)行這項(xiàng)工作。在圓柱套內(nèi)壁曲線槽加工后，由于曲線槽在內(nèi)壁上，給三坐標(biāo)測量帶來很大難度。針對(duì)這種內(nèi)壁曲線槽檢測難題，提出了一種專用檢測裝置[1]。

1 總體方案

為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)曲線槽工作曲面加工后的檢測極為困難，使用常規(guī)的檢驗(yàn)方法和工具根本不可能完成的技術(shù)不足和缺陷，圖1待檢測的是閉合曲線槽的展開圖[2]，圖2外壁切開后內(nèi)壁閉合曲線槽的實(shí)體圖。

圖1 閉合曲線槽的展開圖

圖2 外壁切開后內(nèi)壁閉合曲線槽的實(shí)體圖

本文提供一種圓柱套內(nèi)壁閉合曲線槽的檢測裝置。該裝置包括工件主軸傳動(dòng)系統(tǒng)、床身、深度進(jìn)給軸傳動(dòng)系統(tǒng)、直線進(jìn)給軸傳動(dòng)系統(tǒng)、檢測裝置、數(shù)據(jù)采集反饋系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、電感測微儀；工件主軸傳動(dòng)系統(tǒng)包括交流伺服電機(jī)1、減速機(jī)、電機(jī)支架、圓弧傳動(dòng)帶、主軸、四爪夾鉗[3]；工件主軸傳動(dòng)系統(tǒng)由交流伺服電機(jī)1、減速機(jī)以及圓弧傳動(dòng)帶帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；深度進(jìn)給軸傳動(dòng)系統(tǒng)包括X軸滑臺(tái)、交流伺服電機(jī)2、聯(lián)軸器及精密滾珠絲杠1、軸承支座；深度進(jìn)給軸傳動(dòng)系統(tǒng)的交流伺服電機(jī)2安裝于Z軸滑臺(tái)上，帶動(dòng)X軸滑臺(tái)做上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行深度進(jìn)給；直線進(jìn)給軸傳動(dòng)系統(tǒng)包括Z軸滑臺(tái)、交流伺服電機(jī)3、電機(jī)支架及精密滾珠絲杠2、軸承支座[4]；由交流伺服電機(jī)通過圓弧傳動(dòng)帶帶動(dòng)Z軸滑臺(tái)進(jìn)行左右直線運(yùn)動(dòng)； Z軸滑臺(tái)安裝在床身直線導(dǎo)軌1上，X軸滑臺(tái)安裝于Z軸滑臺(tái)上，且X軸滑臺(tái)與Z軸滑臺(tái)相互垂直；檢測主軸安裝在X軸滑臺(tái)上，檢測主軸軸向與直線導(dǎo)軌1平行，用四爪夾鉗固定工件保證工件的軸向、徑向定位[5]，使工件軸中心線與Z軸平行；用主軸傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)四爪夾鉗從而帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)；圖3是內(nèi)壁曲線槽檢測機(jī)床裝置主視圖。

2 檢測裝置

檢測裝置[6]包括半圓形上壓板、半圓形連接體、4個(gè)內(nèi)六角調(diào)整螺釘1、直角彎板支架、4個(gè)內(nèi)六角調(diào)整螺釘2、直線導(dǎo)軌2、3個(gè)內(nèi)六角調(diào)整螺釘3、滑塊、連接板、4個(gè)內(nèi)六角調(diào)整螺釘4、螺母、檢測轉(zhuǎn)軸、電感測微儀測頭支座、擋板、彈簧、軸承、電感測微儀測頭、調(diào)整螺釘5；半圓形上壓板、半圓形連接體通過4個(gè)內(nèi)六角調(diào)整螺釘1與檢測主軸聯(lián)為一體；直角彎板支架通過4個(gè)內(nèi)六角調(diào)整螺釘2順序連接；直線導(dǎo)軌與直角彎板支架通過3個(gè)內(nèi)六角調(diào)整螺釘3水平面內(nèi)平行搭接，滑塊在直線導(dǎo)軌左右水平滑動(dòng)，直線導(dǎo)軌2與Z軸直線導(dǎo)軌1平行[7]；連接板通過3個(gè)內(nèi)六角調(diào)整螺釘4與滑塊在水平面內(nèi)平行連接；檢測轉(zhuǎn)軸通過螺母水平面內(nèi)垂直搭接；電感測微儀測頭固定在電感測微儀測頭支座上，電感測微儀測頭通過彈簧與擋板接觸；軸承的徑向與直線導(dǎo)軌2、直線導(dǎo)軌1平行；軸承的軸向與直線導(dǎo)軌2、直線導(dǎo)軌1相互垂直；X軸滑臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)給定檢測深度，將Z軸滑臺(tái)左右直線運(yùn)動(dòng)和主工件軸旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)，運(yùn)行曲線槽程序，讀取電感測微儀完成內(nèi)壁閉合曲線槽的檢測[8]。圖4內(nèi)壁曲線槽的檢測裝置主視圖，圖5是圖4的仰視圖。

圖3 內(nèi)壁曲線槽檢測機(jī)床裝置主視圖

圖4 內(nèi)壁曲線槽的檢測裝置主視圖

圖5 圖4的仰視圖

圖6 圖4的左視圖

圖7 圖4的A—A剖視圖

該方法可通過一次裝夾及定位便可實(shí)現(xiàn)對(duì)圓柱套內(nèi)壁閉合異形曲線槽工作曲面的精密檢測，尤其可滿足高強(qiáng)度、高剛性內(nèi)壁閉合異形曲線槽工作曲面的加工精度要求[9]。

3 操作過程

四爪夾鉗將工件前端定位夾緊[10]，使加工后的工件前端和尾端跳動(dòng)在誤差允許范圍內(nèi)，啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，將曲面的加工軌跡數(shù)控程序拷貝到數(shù)控系統(tǒng)中，伺服使能，選用軸承直徑要與曲線槽槽寬相同，將軸承運(yùn)動(dòng)到加工起始位置，用彈簧拉動(dòng)軸承貼近外曲線槽，調(diào)整電感測微儀顯示歸零，從加工起始點(diǎn)開始，每0.5°讀取電感測微儀的跳動(dòng)變化讀數(shù)，將讀書記錄并導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中。通過X軸給定每次檢測深度，從外部存儲(chǔ)器中讀入曲線槽數(shù)控程序，通過Z軸和工件主軸共同完成插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閉合內(nèi)壁曲線槽的數(shù)據(jù)檢測。

4 結(jié)束語

可以通過高精度圓柱套內(nèi)壁閉合異形曲線槽的檢測方法，解決機(jī)械加工中空間扭曲曲面檢測難度大的技術(shù)問題[11]，實(shí)際檢測結(jié)果表明，該方法提高了圓柱套內(nèi)壁閉合異形曲線槽檢測精度和效率。實(shí)現(xiàn)了大纏角、變纏角圓柱套內(nèi)壁閉合異形曲線槽精密檢測。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，切實(shí)可行。該設(shè)備可以廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力等工業(yè)領(lǐng)域。

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High precision cylindrical wall closed profile curve groove set of test methods

CHEN Hong-hai, WU Qing-tang, NIE Feng-ming, HU Bao-gong, KANG Zhan

一種高精度圓柱套內(nèi)壁閉合曲線槽的檢測裝置，尤其適用于對(duì)高強(qiáng)度、高剛性、高精度的內(nèi)壁閉合異形曲線槽工作曲面的精密檢測，該裝置由工件主軸傳動(dòng)系統(tǒng)、床身、深度進(jìn)給軸傳動(dòng)系統(tǒng)、直線進(jìn)給軸傳動(dòng)系統(tǒng)、檢測裝置、數(shù)控系統(tǒng)、電感測微儀組成；通過直線進(jìn)給軸、工件主軸聯(lián)動(dòng)，采集電感測微儀的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了圓柱套內(nèi)壁閉合異形曲線槽工作曲面的精密檢測，可滿足高強(qiáng)度、高剛性內(nèi)壁閉合異形曲線槽工作曲面的加工精度要求。

曲線槽；檢測裝置；電感測微儀；曲面；數(shù)控系統(tǒng)

陳洪海（1982 -），男，吉林舒蘭人，工程師，碩士，研究方向?yàn)殡姎怆娮涌刂啤?/p>

TH12

B

1009-0134(2015)07(下)-0049-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2015.07(下).15

2014-10-19