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談加工大型深孔的加工中心在線檢測系統(tǒng)
閱讀:149 發(fā)布時(shí)間:2020-8-11伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心
前言:
便攜式鏜孔機(jī)主要應(yīng)用于大型重工行業(yè),例如:船舶加工制造業(yè)、軍事加工制造業(yè)、核電產(chǎn)業(yè)等大型難加工,且加工精度要求特別高的行業(yè)。鏜孔加工過程中鏜桿軸線的位置決定了加工后孔的位置精度,同時(shí)對(duì)加工孔的形狀精度也有直接影響[u。目前國內(nèi)便攜式鏜孔機(jī)的定心方式均采用手動(dòng)測量、人工估算、手動(dòng)調(diào)整的定心方法,特別是針對(duì)有磨損的大型深孔修復(fù)時(shí),使用這種調(diào)整方法不僅效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、定位精度差,而且工件加工后易產(chǎn)生廢品,導(dǎo)致巨大浪費(fèi)[3];對(duì)于空間位置有限深孔或盲孔,受條件限制工人無法安裝操作時(shí),這就需要運(yùn)用自動(dòng)化手段實(shí)現(xiàn)鏜孔機(jī)自動(dòng)定心[44。因此,開發(fā)便攜式鏜孔機(jī)的在線檢測自動(dòng)定心系統(tǒng)是現(xiàn)場加工行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展的需求,對(duì)現(xiàn)場加工行業(yè)的發(fā)展有重要的推動(dòng)作用。
依據(jù)現(xiàn)場加工環(huán)境,以及系統(tǒng)安裝條件為了實(shí)現(xiàn)便攜式鏜孔機(jī)的自動(dòng)定心功能,設(shè)計(jì)如圖1所示的便攜式鏜孔機(jī)測控系統(tǒng)圖。
該加工中心的在線檢測系統(tǒng)采用激光位移傳感器的非接觸式測量方式,通過多次測量調(diào)整來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定心功能。測控系統(tǒng)主要分為三大模塊:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、運(yùn)動(dòng)調(diào)整模塊。
數(shù)據(jù)采集模塊:在選定的測量截面內(nèi)控制刀架旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)激光位移傳感器圓周運(yùn)動(dòng),完成對(duì)工件內(nèi)腔的圓周掃描,采集得到!一組距離數(shù)據(jù);運(yùn)用無線傳輸技術(shù)將這些數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī),并存儲(chǔ)在上位機(jī)中。通過對(duì)多個(gè)截面的圓周掃描后,得到多組原始數(shù)據(jù)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對(duì)工件內(nèi)腔原始數(shù)據(jù)的采集。
數(shù)據(jù)處理模塊:上位機(jī)對(duì)工件內(nèi)腔原始數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的運(yùn)算處理,計(jì)算出每個(gè)檢測截面的圓心位置,然后通過擬合運(yùn)算擬合出工件內(nèi)腔的虛擬軸線;根據(jù)內(nèi)腔虛擬軸線與鏜桿軸線的空間位置關(guān)系,在上(下)調(diào)整面內(nèi)計(jì)算出虛擬軸線點(diǎn)和鏜桿軸線點(diǎn)的空間位置偏差量。
運(yùn)動(dòng)調(diào)整模塊:上位機(jī)將空間位置偏差量傳輸給運(yùn)動(dòng)控制器,經(jīng)過運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)算插補(bǔ)后,將插補(bǔ)信息傳輸給驅(qū)動(dòng)裝置,驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)使執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鏜桿運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)鏜桿的空間位置調(diào)整。
便攜式鏜孔機(jī)自動(dòng)定心過程為:首先,對(duì)進(jìn)行機(jī)械本體各部件進(jìn)行安裝,然后進(jìn)行測控系統(tǒng)的安裝,將水平傾角傳感器、激光位移傳感器、角度編碼器和壓力傳感器等檢測元件以及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電氣元件同控制系統(tǒng)進(jìn)行連接,形成一個(gè)閉環(huán)控制的測控系統(tǒng)。其次,標(biāo)定激光位移傳感器發(fā)光點(diǎn)距主軸軸心的距離為K),獲取一個(gè)原始距離值。以水平傾角傳感器檢測方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn),標(biāo)定坐標(biāo)系方向,并建立測量坐標(biāo)系。后,通過激光位移傳感器對(duì)工件原始內(nèi)腔的逐層旋轉(zhuǎn)掃描如圖2所示。
獲取工件內(nèi)腔的原始數(shù)據(jù);將得到的每層原始數(shù)據(jù)運(yùn)用小二乘法進(jìn)行圓形擬合,從而得出每個(gè)截面掃描圓的擬合圓圓心及半徑;然后每個(gè)截面處擬合的圓心再通過擬合運(yùn)算,得出虛擬內(nèi)腔圓柱的軸線;在調(diào)整截面內(nèi)計(jì)算出兩軸線與截面相交點(diǎn)之間的位置偏移量和,通過數(shù)據(jù)和與直線度^進(jìn)行判別比較確定是否需要調(diào)整,如若需要調(diào)整則通過調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鏜桿自動(dòng)調(diào)整。經(jīng)過多次測量、調(diào)整后達(dá)到定心精度的要求,完成自動(dòng)定心,然后進(jìn)行后續(xù)加工。