[发明专利]基于高度尺的曲轴磨削角向定位测量方法

权利要求书

1.一种基于高度尺的曲轴磨削角向定位测量方法，其特征在于：将高度尺测量机构安装在机床砂轮架悬臂支架（2）上，并在测量前完成对高度尺测量机构相关参数的标定；高度尺的前端安装V型块，可绕支点（5）发生偏转，在测量时，高度尺测量机构在气缸（3）驱动下沿基准中心线方向慢慢往下移动，直至前端V型块卡住曲轴连杆颈（8），读取长度计（4）和光栅尺（6）的读数就能得高度尺测量机构水平和竖直偏移量，进而计算得到机床旋转轴—C轴坐标偏移量，实现曲轴的角向定位；利用安装在砂轮架（2）上的高度尺测量机构和曲轴数控磨床本身的运动，可很好的替代人工定位所完成的工作，提高定位测量精度及效率；测量操作步骤为：

1)        由头架驱动曲轴绕旋转轴C轴旋转，使被测连杆颈（8）转至接近竖直位置，即与                                                的正半轴重合，由于高度尺测量机构只能测量较小范围内的轴颈水平偏移，只有将连杆颈（8）转到高度尺测量机构水平偏移的测量范围之内，才能获取有效的测量数据； 

2)      高度尺测量机构随砂轮架运动到测量档位，并沿砂轮架进给轴X轴方向移动，直到高度尺测量机构中心线与轴重合；

3)      高度尺测量机构在气缸（3）驱动下沿基准中心线方向慢慢往下移动，直至前端V型块卡住连杆颈（8）；

4)      记下当前机床旋转轴C轴坐标，读取长度计（4）示数得到高度尺测量机构末端偏离基准中心线的距离为，读取光栅尺（6）示数得到高度尺测量机构下降的距离为；

5)      测量完成后，气缸（3）驱动高度尺测量机构抬起回到加工位置；

6)        建立曲轴角向定位数学模型，对测量数据进行处理、求解；

7)        计算后可得曲轴连杆颈（9）和主轴颈中心连线与正半轴之间的夹角，为砂轮架进给方向；

8)        根据以及设置机床头架旋转轴C轴的坐标偏移量，即可使加工时使用的机床坐标系与编程时使用的工件坐标系重合，从而实现曲轴磨削中的角向定位。

2.根据权利要求1所述的基于高度尺的曲轴磨削角定向测量方法，其特征在于：所述测量前完成对高度尺测量机构相关参数的标定方法如下：

以曲轴回转中心为坐标原点，砂轮架进给方向为轴，竖直方向为轴，建立曲轴角向定位坐标系；高度尺随砂轮架行进到测量档位，并沿轴方向移动使得高度尺测量机构中心线与轴重合，记录初始状态下，长度计（4）示数，光栅尺（6）示数，测得长度计（4）与支点（5）之间的距离为；

可求得初始状态下高度尺测量机构支点在坐标系中的坐标为(，）， 

=0； =

其中：通过标定得到，是高度尺测量机构在轴方向的安装常数，随高度尺测量机构安装位置的不同而变化，安装完毕后即固定不变。

3.根据权利要求1所述的曲轴磨削角向定位测量方法，步骤5) 中计算曲轴连杆颈（8）和主轴颈中心连线与正半轴之间的夹角的方法如下：

①    高度尺测量机构绕支点（5）的偏转角：

                                        （1）

②    在测量位置时，高度尺支点在坐标系中的位置：

    ；                                        （2） 

③    在中，有， 

其中，=，即为所测曲轴的曲柄半径；可得：      

                           （3） 

         （4）                        

④    根据高度尺绕支点偏移的方向对曲轴连杆颈和主轴颈中心连线与正半轴之间的夹角进行分类讨论：  

a)     当，即被测曲轴连杆颈（8）往正半轴方向偏移时：

              （5）

b)     当，即被测曲轴连杆颈（9）往负半轴方向偏移时：

                  （6）。