[发明专利]一种在机测量曲轴轮廓的测量方法及装置

权利要求书

1.一种在机测量曲轴轮廓的测量方法，其特征在于通过安装在测头后方的汽缸（7），保持测头（2）与被测工件（1）接触；按照时间顺序采集机床旋转轴                                                轴和砂轮架联动轴轴的坐标值以及测头（2）的位移值；在测量过程结束后，对这三组数据用圆度评定方法进行处理，即可实现曲轴轮廓的在机测量；其操作步骤为：

a). 根据曲轴非圆磨削的几何特性，设定几何参数、、、、、、；

其中，为砂轮中心到曲轴回转中心的距离、为曲轴的偏心距、为曲轴连杆颈的半径、为轴光栅采集到的坐标值、为测头光栅采集到的坐标值、为联动轴轴的坐标值、为曲轴连杆颈转角的坐标值；

b). 求出测量时，旋转轴轴和联动轴轴的坐标值和；

c). 根据求得的和，编写模拟曲轴非圆磨削加工过程中轴、轴联动的测量程序；

d). 用油缸（5）将测量机构推至规定位置，打开汽缸（7），使测头（2）借助机床本身的运动，与被测量工件（1）保持接触；

e). 运行测量程序，分别从轴、轴和测头光栅中采集坐标值、和；

f). 测量结束后，先控制测量机构退回原来位置,再将、和上传至上位机，采用圆度评定方法进行处理，即可得到准确的曲轴轮廓的加工误差。

2.根据权利要求1所述的在机测量曲轴轮廓的测量方法，其特征在于所述步骤b）中计算用于确定测量机床旋转轴即曲轴工件旋转轴轴和砂轮架联动轴轴的运动坐标和，其方法如下：

（a）求出曲轴回转中心到测头（2）与曲轴连杆颈切点的距离：

（b）求出与曲轴转角对应的砂轮架联动轴轴的运动坐标：

       。

3.根据权利要求1所述的在机侧脸曲轴轮廓的测量方法，其特征在于所述步骤f）中对所测得的数据、和进行圆度评定，其方法如下： 

    （a）为了方便的处理数据，以曲轴回转中心为原点，在与主轴垂直的平面上，砂轮架进给方向为轴方向，相应垂直方向为轴，建立直角坐标系；

将和通过坐标转换，转化为，即为：

（b）然后求出连杆颈的偏心距；

通过对曲轴运动模型的分析，认为曲轴回转中心运动0度和180度对应的两个之和是的两倍；

所以，取对应的，对应的

       则：

    （c）计算出后，通过和计算每个点对应的连杆颈半径，在计算之前，为了方便处理，把=0的两个角度常量定义为和，处于第二象限，处于第三象限，可得： 

         

   

   

    （d）得到每个点所对应的后，以连杆颈中心为原点，曲轴回转中心与连杆颈中心的连线为轴，建立直角坐标系；利用和相应的计算每个点在其中的坐标，形成一个点圆；

计算方法：，

（e）最后利用最小二乘法对圆度误差进行评定，即可得到准确的曲轴轮廓的加工误差。

4.一种应用于权利要求1的在机测量曲轴轮廓的测量装置，包括测头导轨（3）、测头（2）、汽缸（7）、油缸（5）及测量机构导轨（6），其特征在于：所述测头（2）为装有光栅的楔形测头，该测头（2）与所述测头导轨（3）滑配，测头（2）的后端固定连接两个汽缸（7）的活塞杆，所述测头导轨（3）和汽缸（7）固定安装在一个小平台（4）上，构成测量机构；该小平台（4）和所述测量机构导轨（6）滑配，所述小平台（4）后端固定连接所述油缸（5）的活塞杆，所述测量机构导轨（6）和油缸（5）固定安装在磨床的砂轮架（8）上；其工作如下：

（a）在机床进行曲轴磨削加工时，测量机构通过连接在其后端油缸的驱动下沿导轨缩回，不会对正常的磨削加工过程产生影响；进行曲轴轮廓测量时，测量机构在其后端油缸的驱动下沿导轨伸出，当测量机构到达测量位置时，用高精度挡块将测量机构固定；

（b）上述步骤中提及的测量机构由导轨、汽缸和光栅组成，当测量机构位置固定后，打开汽缸，楔形测头会在汽缸和机床本身运动的作用下，与被测工件保持接触；安装在导轨上的光栅则会采集测头的位移数据。