[发明专利]研磨棒尺寸自动测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及轴类零件加工设备领域，特别涉及一种研磨棒尺寸自动测量装置及方法。

背景技术

精密轴类零件的制作，通常是先加工出一种棒状的毛坯料，再通过切削等工艺，进一步加工出零件的各种特征尺寸。这种毛坯料称为研磨棒，其自身的尺寸精度首先要达到一定的技术指标，这样才能保证后续工艺满足零件特征尺寸的加工精度要求。

研磨棒是通过无心磨床对外表面进行磨削加工而制成的，其精度指标包括棒料截面的直径和圆度。在棒料的不同区域，存在截面直径、圆度的微小变化，当这种变化超出公差允许的范围时即形成超差，不允许直接用于后续加工；特别是在棒料自身长度较长的情况下，出现超差的概率也相应增加。因此在将研磨棒加工为精密轴类零件之前，需要预先对棒料不同区域的截面进行直径、圆度检测，以确保其尺寸偏差波动控制在允许的误差范围之内。

在相关技术中，采用接触式测量工具及方法对研磨棒的尺寸指标进行预检。然而这种方法存在以下问题：其一，抽检点有限，检测覆盖面不足，测量结果准确度低；其二，测量结果受人为、主观因素影响较大；其三，多次接触提高棒料损伤甚至报废的概率；其四，工序繁琐，劳动强度大，效率低，成本高。

发明内容

针对现有的采用接触式工具及方法检测研磨棒直径和圆度所导致的测量结果不准确、棒料报废率高，以及成本高、效率低的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种以非接触方式自动运行的、测量速度更快、结果更准确的研磨棒尺寸自动测量装置及方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种研磨棒尺寸自动测量装置，其特征在于，包括：

测量系统，其包括平移轴、旋转轴、支撑器、测头，所述旋转轴安装在沿进给方向运动的平移轴上，所述支撑器位于旋转轴沿进给方向的远端，其包括轴套，以及使支撑器在垂直于进给方向的平面上移动的二维调节滑台，所述测头位于旋转轴、支撑器之间，其由底座，以及对称安装在其上的信号发生器、信号接收器组成；

计算系统，其包括计算模块、数控模块、显示终端，所述计算模块分别与显示终端、信号接收器连接，所述数控模块分别与平移轴、信号发生器连接。

作为上述技术方案的优选，所述计算模块与信号接收器通过网线连接。

作为上述技术方案的优选，所述计算模块、数控模块安装在计算机中。

作为上述技术方案的优选，所述显示终端是显示器。

作为上述技术方案的优选，所述信号发生器、信号接收器的垂直高度大于研磨棒的直径。

作为上述技术方案的优选，所述轴套是可以根据研磨棒直径进行拆卸、替换的轴套。

本发明还提供一种研磨棒尺寸自动测量方法，其特征在于，含有以下步骤：

Q1：将研磨棒沿进给方向依次穿过旋转轴、测头、轴套，首先调整研磨棒的位置，使其位于测头的信号发生器、信号接收器之间，然后调节二维调节滑台，使支撑器在垂直于进给方向的平面上移动，直至研磨棒顺利通过轴套；

Q2：信号发生器向信号接收器发射出覆盖长度为L的光信号，控制平移轴带动旋转轴、研磨棒沿进给方向运动，使研磨棒穿过光信号所覆盖的测量区域，并遮挡住一部分光信号；

Q3：当研磨棒的测量点进入测量区域时，信号接收器分别读取未被遮挡的上、下两部分光信号的覆盖长度L₁、L₂，然后将所读取的数值传输至计算模块；

Q4：计算模块根据光信号的覆盖长度差值计算出该测量点所对应的研磨棒直径D₁=L-L₁-L₂；

Q5：控制研磨棒沿进给方向运动，继续测量下一个测量点所对应的研磨棒直径值。

作为上述使用方法的优选，还含有以下步骤：

Q6：当研磨棒的某测量点进入测量区域时，停止进给，测量并计算出该测量点所对应的研磨棒直径D₁，然后将旋转轴旋转一定角度，使与该测量点处于同一截面上的另一测量点进入测量区域，测量并计算出这个新测量点所对应的研磨棒直径D₂；

Q7：控制旋转轴旋转，继续测量该截面上的下一个测量点所对应的研磨棒直径D_n；

Q8：计算模块根据同一截面上所测得的多个直径D_n，计算出该截面的直径分布宽度，作为研磨棒在该截面处所对应的圆度C。

作为上述使用方法的优选，研磨棒在某截面处所对应的圆度C，还可按照以下方法计算：