重型曲軸銑車機床自動補償中心架設計及無線在線檢測技術應用*＊

王華程 王 虹

(①齊齊哈爾華工機床有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161005;

②齊重數控裝備股份有限公司研發中心，黑龍江 齊齊哈爾161005)

該數控重型曲軸銑車復合加工機床為國家科技重大專項研究課題，于2014 年1 月14 日在青島海西重工有限責任公司通過國家驗收。

對于加工機床來說，中心架屬于機床附件，對于船用大型曲軸的加工，其工件中心的檢測和調整是保證回轉精度和剛度的關鍵。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載大、載荷慣量變化等特點，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，加工曲軸時在機床上安裝，多個中心架同時架在各主軸頸上，主軸旋轉帶動曲軸轉動，勢必造成曲軸在機床上定位爭嘴，造成機床或工件損壞。解決辦法:(1)研發出隨主軸頸各中心微動調整自動補償功能的中心架，來保證曲軸在機床上安裝精度;(2)開發無線在線檢測技術，在加工過程中有效保證較高的回轉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整是通過液壓馬達實現，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通過快速接頭連接，支承點的潤滑由中央液壓提供。

1 自動補償功能中心架

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7 實現，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，沿主軸手動調整，兩側支撐還可通過左側液壓馬達2 和右側液壓馬達8 機動實現;中間支承體有一套附加的液壓動力調整閥和一套帶有蓄能器的壓力隨動油缸5 來進行行程補償，信號由無線檢測裝置收集，通過PLC 控制液壓系統增大或減小壓力，自動調整中心架套筒位移，保證工件中心水平基準準確。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支撐來完成。

2 無線在線檢測技術

無線在線檢測的特點是在1 臺機床上完成主軸頸、法蘭、曲軸頸的加工及多點無線檢測技術在機床上的應用;在對重型曲軸加工工藝分析基礎上確定曲軸無線在線檢測的項目分為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，實時檢測每個曲軸頸襠距的變化，手動調整中心架使每個曲軸頸襠距在各相應相位處測量值落在允許誤差范圍內。

(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，指導大型曲軸加工的調整找正過程，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，傳統的檢測和調整找正是通過工人在每個曲軸頸中間用內徑千分表測量記載，讀數有隨機誤差，精度低，加工效率低，成本高。針對以上方面采取相應措施，采用先進的檢測技術和檢測系統，其檢測系統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的檢測見圖2，測量儀選用無線測量系統和傳感器，用單獨的電子測微儀來定義旋轉曲軸的拐襠距。測量信號傳送到一個中心接收單元，以不同的狀態框在屏幕上顯示(見圖3)，為了校準曲軸，中心架支撐可以通過中央操作面板單個調整。構建高效精確的測量系統，構成多點無線測量網絡，安裝在各曲軸頸中間，并隨工件旋轉，自動讀取每個曲軸頸的襠距，完成對加工工件曲軸的多點無線測量，通過PLC 控制液壓系統增大或減小壓力，自動調整中心架套筒位移，保證工件中心水平基準準確。對提高工作效率，保證加工質量，降低加工成本有積極的促進作用。

3 結語

(1)帶有自動補償裝置的機床中心架，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都在同一軸心線上。

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

［1］現代實用機床設計手冊編委會.現代實用機床設計手冊:上下冊［M］. 北京:機械工業出版社，2006.

［2］西北工業大學機械原理及機械零件教研室.機械設計［M］.7 版.北京:高等教育出版社，2001.