一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置。在高速回轉(zhuǎn)的智能鏜桿同一截面處正交布置兩個(gè)電渦流微位移傳感器，以獲取智能鏜桿徑向進(jìn)給信號(hào)，在主軸末端安裝光電編碼器，以測(cè)得主軸回轉(zhuǎn)角度的信號(hào)，當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)到編碼器零位時(shí)觸發(fā)采樣，采樣每一個(gè)角度下的信號(hào)，傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，進(jìn)行智能鏜桿回轉(zhuǎn)多圈的采樣后，同時(shí)考慮由智能鏜桿的初始預(yù)壓力形成的偏心量，最后根據(jù)兩路電渦流微位移傳感器信號(hào)和光電編碼器信號(hào)得出智能鏜桿徑向微位移。本實(shí)用新型通過對(duì)高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移的實(shí)時(shí)檢測(cè)，能得到智能鏜桿每個(gè)角度下的實(shí)際進(jìn)給量，同時(shí)可反饋給控制器，實(shí)現(xiàn)加工系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達(dá)到提高智能鏜桿實(shí)際加工精度的目的。
【專利說明】一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及徑向位移測(cè)量裝置，特別是涉及一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零件之一，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)乃至整機(jī)的性能指標(biāo)有著重要的影響，傳統(tǒng)的圓柱銷孔所受的應(yīng)力分布極不均勻，內(nèi)側(cè)應(yīng)力最大，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而外側(cè)應(yīng)力最小。而非圓異形銷孔結(jié)構(gòu)能有效地改善活塞銷孔的應(yīng)力分布，減少活塞銷孔的應(yīng)力集中，提高其承載能力和使用壽命，活塞銷孔形狀逐漸向喇叭口(倒錐形孔)與橢圓及變橢圓的組合型孔(異型孔)方向發(fā)展。
[0003]研發(fā)異形銷孔精密鏜削加工技術(shù)的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)鏜刀的徑向可控位移，其中鏜刀徑向微位移的檢測(cè)技術(shù)是其核心內(nèi)容之一。課題組采用將超磁致伸縮智能材料直接嵌入鏜桿的方式，研制了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的精密加工活塞異形銷孔的智能鏜桿，當(dāng)GMM在勵(lì)磁磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生伸縮變形，同時(shí)輸出的位移/力可迫使鏜桿彎曲變形，實(shí)現(xiàn)所需的徑向微進(jìn)給運(yùn)動(dòng)用于異形銷孔精密加工。加工時(shí)，智能鏜桿高速旋轉(zhuǎn)，鏜刀的徑向微位移很難從刀尖直接獲得，對(duì)于一般的圓錐形異形銷孔，現(xiàn)有一點(diǎn)法，即用一個(gè)電渦流微位移傳感器測(cè)量，并結(jié)合最小二乘法處理可得回轉(zhuǎn)智能鏜桿的圓度誤差和偏移，但這種方法每算一個(gè)徑向偏移量就必須測(cè)得智能鏜桿旋轉(zhuǎn)一周的數(shù)據(jù)，因此無法實(shí)現(xiàn)各個(gè)轉(zhuǎn)角時(shí)的徑向微位移實(shí)時(shí)測(cè)量和控制。目前國(guó)內(nèi)有人提出了用兩點(diǎn)法測(cè)量智能鏜桿徑向微位移，此時(shí)需將智能鏜桿徑向位移量分解為水平和豎直方向兩個(gè)分量，微位移計(jì)算公式較復(fù)雜；每周只測(cè)量18個(gè)點(diǎn)，不適合與非圓截面異形銷孔加工的精密測(cè)量；且只研究了固定進(jìn)給量的情況，未實(shí)現(xiàn)變進(jìn)給量的檢測(cè)，同時(shí)未考慮實(shí)際加工過程中無法直接測(cè)量智能鏜桿末端位移的限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了實(shí)現(xiàn)高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移的實(shí)時(shí)檢測(cè)，以提高非圓孔的加工精度，本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，以獲得鏜刀徑向微位移信息并將其實(shí)時(shí)反饋給控制器，實(shí)現(xiàn)精密鏜削加工的閉環(huán)控制，從而達(dá)到提高非圓孔實(shí)際加工精度的目的。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本實(shí)用新型包括第一電渦流微位移傳感器、第二電渦流微位移傳感器、光電編碼器、數(shù)據(jù)采集卡、濾波電路、第一前置器、第二前置器和計(jì)算機(jī)；在機(jī)床主軸前端同一截面處的智能鏜桿上分別正交布置第一電渦流微位移傳感器和第二電渦流微位移傳感器，在機(jī)床主軸后端安裝光電編碼器，第一電渦流微位移傳感器經(jīng)第一前置器和第一濾波電路與數(shù)據(jù)采集卡電連接，第二電渦流微位移傳感器經(jīng)第二前置器和第二濾波電路與數(shù)據(jù)采集卡電連接，光電編碼器與數(shù)據(jù)采集卡電連接，數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)電連接。
[0007]所述的兩路濾波電路結(jié)構(gòu)相同，均有兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容構(gòu)成。[0008]所述的兩個(gè)電渦流微位移傳感器型號(hào)均為CWY-D0-810503-00-03-05-02L。
[0009]本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0010]本實(shí)用新型針對(duì)鏜桿轉(zhuǎn)速3000r/min及以上，采用雙電渦流微位移傳感器和一路光電編碼器實(shí)現(xiàn)高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移的實(shí)時(shí)檢測(cè)?？梢源_保對(duì)高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿每個(gè)角度下的徑向微位移的精確測(cè)量，并可進(jìn)一步將測(cè)得鏜刀徑向位移信號(hào)反饋給加工控制器，實(shí)現(xiàn)加工系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達(dá)到提高實(shí)際加工精度的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施檢測(cè)方法的功能模塊圖。
[0012]圖2是智能鏜桿徑向進(jìn)給的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。
[0013]圖3是智能鏜桿檢測(cè)截面圓進(jìn)給示意圖。
[0014]圖4是智能鏜桿徑向微位移檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)原理圖。
[0015]圖5是兩路電渦流微位移傳感器信號(hào)濾波電路。
[0016]圖中:1、機(jī)床主軸，2、智能鏜桿，3、第一電渦流微位移傳感器，4、第二電渦流微位移傳感器，5、光電編碼器，6、數(shù)據(jù)采集卡，7、濾波電路，8、第一前置器，9、第二前置器，10、計(jì)算機(jī)，11、任一角度下無進(jìn)給時(shí)的鏜桿檢測(cè)截面圓位置，12、為任一角度下進(jìn)給后的鏜桿檢測(cè)截面圓位置。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型包括第一電渦流微位移傳感器3、第二電渦流微位移傳感器4、光電編碼器5、數(shù)據(jù)采集卡6、濾波電路7、第一前置器8、第二前置器9和計(jì)算機(jī)10 ;在機(jī)床主軸I前端同一截面處的智能鏜桿2上分別正交布置第一電渦流微位移傳感器3和第二電渦流微位移傳感器4，在機(jī)床主軸I后端安裝光電編碼器5，第一電渦流微位移傳感器3經(jīng)第一前置器8和第一濾波電路與數(shù)據(jù)采集卡6電連接，第二電渦流微位移傳感器4經(jīng)第二前置器9和第二濾波電路與數(shù)據(jù)采集卡6電連接，光電編碼器5與數(shù)據(jù)采集卡6電連接，數(shù)據(jù)采集卡6與計(jì)算機(jī)10電連接。
[0019]如圖5所示，所述的兩路濾波電路結(jié)構(gòu)相同，均有兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容構(gòu)成，圖1中將兩路濾波電路用一方框圖表示濾波電路7。
[0020]所述的兩個(gè)電渦流微位移傳感器型號(hào)CWY-D0-810503-00-03-05-02L。
[0021]為了獲取鏜刀的徑向微進(jìn)給量，最理想的方法是將電渦流微位移傳感器直接安裝于鏜刀上獲取其位移信號(hào)，但是在加工過程中，智能鏜桿處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而對(duì)電渦流微位移傳感器結(jié)構(gòu)和安裝提出了很高要求，并且工件與刀具之間的空間狹小，直接測(cè)量刀尖的微位移信號(hào)難度較大。根據(jù)智能鏜桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)作用下，智能鏜桿的彎曲方向與刀尖的徑向進(jìn)給方向一致，智能鏜桿末端運(yùn)動(dòng)可以看作剛體的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)(智能鏜桿具有很高的強(qiáng)度和剛度)，因此可通過檢測(cè)智能鏜桿在截面A處的徑向位移量來獲得B處的徑向位移量，如圖2所示，A為智能鏜桿被測(cè)截面，B為鏜刀尖所在截面，AL為智能材料伸縮量，L1為智能鏜桿被測(cè)截面距智能材料長(zhǎng)度，AR1為智能鏜桿被測(cè)截面處的徑向偏移量，L為智能鏜桿被測(cè)截面距鏜刀尖截面的長(zhǎng)度，Λ R鏜刀尖的徑向偏移量。[0022]即鏜刀尖處的徑向微位移為
【權(quán)利要求】
1.一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，其特征在于:包括第一電渦流微位移傳感器(3)、第二電渦流微位移傳感器(4)、光電編碼器(5)、數(shù)據(jù)采集卡(6)、濾波電路(7)、第一前置器(8)、第二前置器(9)和計(jì)算機(jī)(10);在機(jī)床主軸(I)前端同一截面處的智能鏜桿(2)上分別正交布置第一電渦流微位移傳感器(3)和第二電渦流微位移傳感器(4)，在機(jī)床主軸(I)后端安裝光電編碼器(5)，第一電渦流微位移傳感器(3)經(jīng)第一前置器(8)和第一濾波電路與數(shù)據(jù)采集卡(6 )電連接，第二電渦流微位移傳感器(4 )經(jīng)第二前置器(9 )和第二濾波電路與數(shù)據(jù)采集卡(6)電連接，光電編碼器(5)與數(shù)據(jù)采集卡(6)電連接，數(shù)據(jù)采集卡(6)與計(jì)算機(jī)(10)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的兩路濾波電路結(jié)構(gòu)相同，均有兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的兩個(gè)電渦流微位移傳感器型號(hào)均為CWY-D0-810503-00-03-05-02L。
【文檔編號(hào)】B23Q17/00GK203527149SQ201320507722
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】鄔義杰, 黃靜, 彭黃湖, 章一智 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)