重型曲轴铣车机床自动补偿中心架设计及无线在线检测技术应用*＊

2015-04-25王华程

制造技术与机床 2015年2期

王华程王虹

(①齐齐哈尔华工机床有限公司，黑龙江齐齐哈尔161005;

②齐重数控装备股份有限公司研发中心，黑龙江齐齐哈尔161005)

该数控重型曲轴铣车复合加工机床为国家科技重大专项研究课题，于2014 年1 月14 日在青岛海西重工有限责任公司通过国家验收。

对于加工机床来说，中心架属于机床附件，对于船用大型曲轴的加工，其工件中心的检测和调整是保证回转精度和刚度的关键。中心架是保证曲轴加工重要部件之一;曲轴加工用中心架具有负载大、载荷惯量变化等特点，另外由于曲轴的各主轴颈是用多个主轴颈红套组装而成，组装后的各主轴颈中心线不在同一轴心线上，加工曲轴时在机床上安装，多个中心架同时架在各主轴颈上，主轴旋转带动曲轴转动，势必造成曲轴在机床上定位争嘴，造成机床或工件损坏。解决办法:(1)研发出随主轴颈各中心微动调整自动补偿功能的中心架，来保证曲轴在机床上安装精度;(2)开发无线在线检测技术，在加工过程中有效保证较高的回转精度和随时观测加工的轴颈对其他轴颈精度的影响及找正时控制中间套筒行程。中心架在床身上的调整是通过液压马达实现，自动弹簧夹紧、液压放松、脉冲润滑，动力由中央液压供给，每个中心架与液压系统通过快速接头连接，支承点的润滑由中央液压提供。

1 自动补偿功能中心架

中心架由上体1 下体3 两部分组成，见图1。中心架为开式设计，带有3 个支承，外部张角45°;中心架在床身上移动通过液压马达7 实现，到位后由左卡紧油缸4 和右卡紧油缸6 碟簧夹紧，液压放松;支承体上有巴氏合金瓦，沿主轴手动调整，两侧支撑还可通过左侧液压马达2 和右侧液压马达8 机动实现;中间支承体有一套附加的液压动力调整阀和一套带有蓄能器的压力随动油缸5 来进行行程补偿，信号由无线检测装置收集，通过PLC 控制液压系统增大或减小压力，自动调整中心架套筒位移，保证工件中心水平基准准确。中间支承只适用于工件初期安装找正用，在最终精加工时用两侧支撑来完成。

2 无线在线检测技术

无线在线检测的特点是在1 台机床上完成主轴颈、法兰、曲轴颈的加工及多点无线检测技术在机床上的应用;在对重型曲轴加工工艺分析基础上确定曲轴无线在线检测的项目分为3 个方面:

(1)曲轴颈裆距的测量:主要用于曲轴颈裆距的显示，实时检测每个曲轴颈裆距的变化，手动调整中心架使每个曲轴颈裆距在各相应相位处测量值落在允许误差范围内。

(2)中心架中间套筒压力测量:用于中心架中间套筒的压力显示，通过调整各中心架中间套筒的压力改变曲轴局部的空间竖直高度，指导大型曲轴加工的调整找正过程，提高加工精度和工作效率。

(3)主轴相位测量:用于主轴的角度显示，以便在不同的角度得到相应的曲轴颈裆距值。

由于加工工件是由多个主轴颈和曲拐颈组成的大型曲轴，传统的检测和调整找正是通过工人在每个曲轴颈中间用内径千分表测量记载，读数有随机误差，精度低，加工效率低，成本高。针对以上方面采取相应措施，采用先进的检测技术和检测系统，其检测系统的主要功能是通过吸在工件上测量仪对加工工件部分参数的检测见图2，测量仪选用无线测量系统和传感器，用单独的电子测微仪来定义旋转曲轴的拐裆距。测量信号传送到一个中心接收单元，以不同的状态框在屏幕上显示(见图3)，为了校准曲轴，中心架支撑可以通过中央操作面板单个调整。构建高效精确的测量系统，构成多点无线测量网络，安装在各曲轴颈中间，并随工件旋转，自动读取每个曲轴颈的裆距，完成对加工工件曲轴的多点无线测量，通过PLC 控制液压系统增大或减小压力，自动调整中心架套筒位移，保证工件中心水平基准准确。对提高工作效率，保证加工质量，降低加工成本有积极的促进作用。