[发明专利]曲轴随动磨削在线测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种曲轴磨床在线测量机构，尤其涉及曲轴外圆磨床对曲轴主轴颈等外圆磨削加工面在磨削过程中进行在线检测的装置。

背景技术

曲轴是发动机中至关重要的零件，其轴颈等活动连接部位的磨削精度直接影响往复式发动机运转平滑性、振动和噪声。由于曲轴结构的特殊性，传统的曲轴磨削加工采用固定式磨削；通过数控系统的控制，各专机依次对曲轴的主轴颈、连杆颈、飞轮端面和止推面等不同加工面在不同的专机上分别进行磨削加工。

随着磨削加工技术的进步，曲轴可以一次装夹后依次磨削所有加工面，然而这种随动磨削加工连杆颈等部位时是以两端定位、以主轴颈上的中心架支撑来加工的；由于曲轴各段连杆颈相对主轴颈作偏心旋转运动，导致其中心位置和方向在不断变化，无法直接对目标连杆颈进行圆度测量。虽然现有的曲轴磨削实现了一次装夹连续磨削，但对曲轴轮廓尺寸和精度的检测大多仍依赖于专用的曲轴测圆装置，这些曲轴测圆装置独立于曲轴磨床，是以V形基准块测圆为原理的专用检测设备。因此每次测量需要将曲轴从磨床上拆下，然后将其安装到测量仪上，如测量结果不合格，就需要再反向重复上述过程，这种测量方法不仅严重影响加工效率，而且在曲轴的装卸过程中，由于安装误差、机床机械特性等原因，必然会产生一些附加误差，这对精度要求很高的曲轴磨削加工而言是极为不利的。因此，实现曲轴随动磨削在线实时测量是提高磨削效率和加工质量的必然要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种曲轴随动磨削在线测量仪，它不仅能够实现实时在线连接测量，能有效提高生产效率，而且能够保证检测的灵敏度和加工精度要求。

为了解决上述技术问题，本发明的曲轴随动磨削在线测量仪，包括测量仪底座，在所述测量仪底座上滑动地支承有摆臂支座，摆臂支座由平移驱动机构驱动，该平移驱动机构安装于测量仪底座上；在摆臂支座上铰支有测量摆臂，摆臂支座上还固定安装有油缸支架，在油缸支架顶端与测量摆臂之间连接有摆臂油缸；在测量摆臂的伸出端部固定设置有中心固定齿轮，在测量摆臂的伸出端还安装有可摆动的跟随摆动架，跟随摆动架上安装有跟随摆动电机，安装于跟随摆动电机输出轴端的行星摆动齿轮与中心固定齿轮相啮合；在所述跟随摆动架上固定连接有测具跟随摆臂，测具跟随摆臂上固定安装有测具支架，该测具支架上安装有两块测量卡块和一位移传感器，两测量卡块分别位于V形基准面的两斜面上，位移传感器位于V形基准面的对称线上，该V形基准面的斜面夹角α=68°—72°；测量摆臂的摆动平面平行于测具跟随摆臂所在的摆动平面。

在上述结构中，由于采用平移驱动机构加摆臂油缸驱动的测量摆臂，形成移动副和摆动副相结合的运动形式，使得测量摆臂的端部能够跟随磨削而到达磨削平面区域的任一位置，移动副实现整个机构沿磨削动力头的移动，旋转副实现整体测量臂的抬起与降落，使测量装置能够准确地对目标加工面进行扑捉与分离，达到追踪目的。又由于中心固定齿轮和行星摆动齿轮构成的行星齿轮副驱动的测具跟随摆臂、测量卡块和测具支架构成的V形测量装置，这样在磨削过程中，V形基准测量装置就能够始终紧贴于曲轴连杆颈表面，并能以一定的测量接触力施压于曲轴连杆颈表面，以跟随连杆颈作偏心平面运动；这种主动适应的跟随摆动，抵消了连杆颈检测过程偏心运动，实现了V形基准上的位移传感器与连杆颈连续可靠接触，精准地对磨削加工面尺寸和偏差进行实时测量。也由于用于直接测量的两测量卡块和位移传感器形成了V形基准圆度测量结构，继而能够实现连杆颈圆度偏差的在线测量与实时补偿，测量更加准确，加工精度能够得到有效提高；同时在V形基准面的测量中V形夹角α是相对圆度误差函数的唯一变量，由于α值对传感器测量位移起到放大或缩小作用，因此选择的α角对测量位移有增益作用，本发明将斜面夹角α控制在68°—72°之间，该斜面夹角α取值范围对圆度误差函数在低频域谐波起到抑制作用。本发明不仅不必采用繁琐费时的人工定位方法对曲轴进行角定位，实现了在线测量，大大提高了加工生产效率，而且检测灵敏度高，有效提高磨削产品加工精度，实现最佳加工过程。

本发明的优选实施方式，所述平移驱动机构包括丝杠螺母副，以及驱动丝杠螺母副的移动电机，移动电机安装于测量仪底座上，丝杠螺母副的丝杠与移动电机输出轴连接，丝杠螺母副的螺母固定安装于摆臂支座上。所述摆臂支座通过滑动导轨滑动支承于测量仪底座上。该平移驱动机构结构合理，运行可靠，通过控制移动电机可以准确地实现测量装置的直线移动。