重型曲軸銑車機(jī)床自動補(bǔ)償中心架設(shè)計及無線在線檢測技術(shù)應(yīng)用*＊

王華程 王 虹

(①齊齊哈爾華工機(jī)床有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161005;

②齊重數(shù)控裝備股份有限公司研發(fā)中心，黑龍江 齊齊哈爾161005)

該數(shù)控重型曲軸銑車復(fù)合加工機(jī)床為國家科技重大專項(xiàng)研究課題，于2014 年1 月14 日在青島海西重工有限責(zé)任公司通過國家驗(yàn)收。

對于加工機(jī)床來說，中心架屬于機(jī)床附件，對于船用大型曲軸的加工，其工件中心的檢測和調(diào)整是保證回轉(zhuǎn)精度和剛度的關(guān)鍵。中心架是保證曲軸加工重要部件之一;曲軸加工用中心架具有負(fù)載大、載荷慣量變化等特點(diǎn)，另外由于曲軸的各主軸頸是用多個主軸頸紅套組裝而成，組裝后的各主軸頸中心線不在同一軸心線上，加工曲軸時在機(jī)床上安裝，多個中心架同時架在各主軸頸上，主軸旋轉(zhuǎn)帶動曲軸轉(zhuǎn)動，勢必造成曲軸在機(jī)床上定位爭嘴，造成機(jī)床或工件損壞。解決辦法:(1)研發(fā)出隨主軸頸各中心微動調(diào)整自動補(bǔ)償功能的中心架，來保證曲軸在機(jī)床上安裝精度;(2)開發(fā)無線在線檢測技術(shù)，在加工過程中有效保證較高的回轉(zhuǎn)精度和隨時觀測加工的軸頸對其他軸頸精度的影響及找正時控制中間套筒行程。中心架在床身上的調(diào)整是通過液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)，自動彈簧夾緊、液壓放松、脈沖潤滑，動力由中央液壓供給，每個中心架與液壓系統(tǒng)通過快速接頭連接，支承點(diǎn)的潤滑由中央液壓提供。

1 自動補(bǔ)償功能中心架

中心架由上體1 下體3 兩部分組成，見圖1。中心架為開式設(shè)計，帶有3 個支承，外部張角45°;中心架在床身上移動通過液壓馬達(dá)7 實(shí)現(xiàn)，到位后由左卡緊油缸4 和右卡緊油缸6 碟簧夾緊，液壓放松;支承體上有巴氏合金瓦，沿主軸手動調(diào)整，兩側(cè)支撐還可通過左側(cè)液壓馬達(dá)2 和右側(cè)液壓馬達(dá)8 機(jī)動實(shí)現(xiàn);中間支承體有一套附加的液壓動力調(diào)整閥和一套帶有蓄能器的壓力隨動油缸5 來進(jìn)行行程補(bǔ)償，信號由無線檢測裝置收集，通過PLC 控制液壓系統(tǒng)增大或減小壓力，自動調(diào)整中心架套筒位移，保證工件中心水平基準(zhǔn)準(zhǔn)確。中間支承只適用于工件初期安裝找正用，在最終精加工時用兩側(cè)支撐來完成。

2 無線在線檢測技術(shù)

無線在線檢測的特點(diǎn)是在1 臺機(jī)床上完成主軸頸、法蘭、曲軸頸的加工及多點(diǎn)無線檢測技術(shù)在機(jī)床上的應(yīng)用;在對重型曲軸加工工藝分析基礎(chǔ)上確定曲軸無線在線檢測的項(xiàng)目分為3 個方面:

(1)曲軸頸襠距的測量:主要用于曲軸頸襠距的顯示，實(shí)時檢測每個曲軸頸襠距的變化，手動調(diào)整中心架使每個曲軸頸襠距在各相應(yīng)相位處測量值落在允許誤差范圍內(nèi)。

(2)中心架中間套筒壓力測量:用于中心架中間套筒的壓力顯示，通過調(diào)整各中心架中間套筒的壓力改變曲軸局部的空間豎直高度，指導(dǎo)大型曲軸加工的調(diào)整找正過程，提高加工精度和工作效率。

(3)主軸相位測量:用于主軸的角度顯示，以便在不同的角度得到相應(yīng)的曲軸頸襠距值。

由于加工工件是由多個主軸頸和曲拐頸組成的大型曲軸，傳統(tǒng)的檢測和調(diào)整找正是通過工人在每個曲軸頸中間用內(nèi)徑千分表測量記載，讀數(shù)有隨機(jī)誤差，精度低，加工效率低，成本高。針對以上方面采取相應(yīng)措施，采用先進(jìn)的檢測技術(shù)和檢測系統(tǒng)，其檢測系統(tǒng)的主要功能是通過吸在工件上測量儀對加工工件部分參數(shù)的檢測見圖2，測量儀選用無線測量系統(tǒng)和傳感器，用單獨(dú)的電子測微儀來定義旋轉(zhuǎn)曲軸的拐襠距。測量信號傳送到一個中心接收單元，以不同的狀態(tài)框在屏幕上顯示(見圖3)，為了校準(zhǔn)曲軸，中心架支撐可以通過中央操作面板單個調(diào)整。構(gòu)建高效精確的測量系統(tǒng)，構(gòu)成多點(diǎn)無線測量網(wǎng)絡(luò)，安裝在各曲軸頸中間，并隨工件旋轉(zhuǎn)，自動讀取每個曲軸頸的襠距，完成對加工工件曲軸的多點(diǎn)無線測量，通過PLC 控制液壓系統(tǒng)增大或減小壓力，自動調(diào)整中心架套筒位移，保證工件中心水平基準(zhǔn)準(zhǔn)確。對提高工作效率，保證加工質(zhì)量，降低加工成本有積極的促進(jìn)作用。

3 結(jié)語

(1)帶有自動補(bǔ)償裝置的機(jī)床中心架，解決了紅套組裝的曲軸各軸頸中心偏差較大難以找正的難題，保證了每個主軸頸的旋轉(zhuǎn)都在同一軸心線上。

(2)無線在線檢測技術(shù)裝置，解決了工件在安裝和加工過程中，同軸性偏差預(yù)警問題。

［1］現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計手冊編委會.現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計手冊:上下冊［M］. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.機(jī)械設(shè)計［M］.7 版.北京:高等教育出版社，2001.