跟隨磨削中在線跟隨直徑測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于機(jī)加工領(lǐng)域的直徑在線測(cè)量裝置，尤其適用于加工時(shí)處于偏心運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的被加工部位的直徑在線測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]曲軸連桿頸的磨削工藝主要分為同心磨削和跟隨磨削兩種，同心磨削是利用偏心夾具裝夾將連桿頸的中心移至機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心進(jìn)行磨削；跟隨磨削是以主軸頸為回轉(zhuǎn)中心，而連桿頸在偏心狀態(tài)下回轉(zhuǎn)，再配合砂輪在垂直于回轉(zhuǎn)中心的方向上作前進(jìn)、后退的往復(fù)直線同步運(yùn)動(dòng)進(jìn)行磨削。
[0003]目前在曲軸連桿頸跟隨磨削時(shí)所使用的在線測(cè)量裝置均為使用單點(diǎn)測(cè)頭的測(cè)量裝置。單點(diǎn)測(cè)頭在外圓同心磨削時(shí)的一般使用情況如圖6所示，單點(diǎn)測(cè)頭70卡裝在固定的支架71上，其內(nèi)裝有位置傳感器，下端的觸頭72與被測(cè)工件73的外圓緊密接觸，隨著被磨削工件外圓尺寸的不斷縮小，觸頭不斷伸出，其內(nèi)傳感器便可計(jì)算出直徑的變化量，再通過(guò)控制箱的信號(hào)線69將其數(shù)據(jù)輸出。
[0004]單點(diǎn)測(cè)頭用在連桿頸跟隨磨削時(shí)的原理如圖7所示。為了使單點(diǎn)測(cè)頭能夠與偏心運(yùn)轉(zhuǎn)的被磨削的連桿頸一起做跟隨運(yùn)動(dòng)，特安排了一個(gè)V形體14，所述V形體始終搭接在連桿頸15上，其內(nèi)安置了單點(diǎn)測(cè)頭，單點(diǎn)測(cè)頭的觸頭72始終彈性壓在連桿頸外圓上。為了保持V形體能夠穩(wěn)定地與連桿頸做跟隨運(yùn)動(dòng)，其上設(shè)置了一個(gè)傾斜桿12，所述傾斜桿又通過(guò)鉸鏈與一可上、下擺動(dòng)的擺臂13相連。在連桿頸跟隨磨削開(kāi)始前，需要將攜帶單點(diǎn)測(cè)頭的V形體搭接到連桿頸上。目前所使用的方法是在整套量?jī)x的基座上安置一個(gè)直線油缸，以其為動(dòng)力帶動(dòng)所述擺臂的上、下擺動(dòng)帶動(dòng)V形體的升降來(lái)完成的。為了避免搭接時(shí)產(chǎn)生撞擊，在油缸驅(qū)動(dòng)V形體下降到某一特定位置時(shí)由一位置傳感器發(fā)訊，使控制油缸的電磁閥關(guān)閉油路，于是V形體便停止下降。經(jīng)短暫延時(shí)后工件開(kāi)始回轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁閥再次接通油路使V形體繼續(xù)下降，從而完成搭接工作。
[0005]近年來(lái)，曲軸連桿頸的磨削已由同心磨削逐漸趨向于跟隨磨削，但跟隨磨削中采用上述測(cè)量裝置由于主要存在以下兩大方面的缺陷，致使跟隨磨削時(shí)連桿頸的直徑在線測(cè)量裝置并不能令人滿意。
[0006]一、單點(diǎn)測(cè)頭看似簡(jiǎn)單，然而其缺點(diǎn)甚多。首先，它要求支承測(cè)頭的V形體等在運(yùn)轉(zhuǎn)中不得使觸頭與連桿頸的外圓之間有任何附加的相對(duì)位移，否則必將影響測(cè)量精度，這在跟隨磨削時(shí)是有相當(dāng)難度的。例如當(dāng)連桿頸在第一、四象限運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿頸要帶動(dòng)V形體等一起向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)V形體等由于慣性等作用會(huì)更加緊密地壓向工件；反之在第二、三象限運(yùn)動(dòng)時(shí)，V形體等又有脫開(kāi)工件的趨勢(shì)。如果整套裝置的剛性略有不足或其靈活性略有差異的話，均會(huì)造成觸頭與連桿頸表面之間位置的微小變化，而這在微米級(jí)的測(cè)量中是絕對(duì)不允許的。事實(shí)證明，在靜止?fàn)顟B(tài)，只要用手指輕輕觸壓擺臂等，均會(huì)看到測(cè)頭讀數(shù)的明顯變化，因此，這給設(shè)計(jì)及制造帶來(lái)了不小的難度。
[0007]其次，單點(diǎn)測(cè)頭整體為一細(xì)長(zhǎng)桿，在測(cè)量時(shí)受熱變形的影響會(huì)一比一地直接反映在測(cè)量的尺寸上，尤其是磨削過(guò)程中溫度變化的冷卻液會(huì)直接澆到測(cè)頭上，其溫度變化引起的熱度變形是十分驚人的，因此其測(cè)量精度的穩(wěn)定性大受影響。
[0008]再者，V形體搭接的表面并非真正的圓柱體，從而導(dǎo)致V形體與連桿頸的中心之間的距離必然會(huì)產(chǎn)生各個(gè)瞬間無(wú)法預(yù)測(cè)的變化，這無(wú)疑也會(huì)影響到測(cè)量精度。
[0009]如果還要在線測(cè)量圓度，V形體上支承點(diǎn)的位置以及與觸頭之間的相對(duì)位置等，對(duì)于不同直徑的工件均需進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，其制造和檢驗(yàn)的難度也很大，因此成本極高。而且一個(gè)V形體可適應(yīng)的工件直徑又很有限，最終導(dǎo)致一臺(tái)磨床所需的測(cè)量裝置在整機(jī)中所占的成本是無(wú)法讓人接受的。
[0010]二、用電磁閥的開(kāi)閉來(lái)控制油缸運(yùn)行位置從而控制V形體位置的方法固然簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)甚多。由于受傳感器發(fā)訊靈敏度的影響、受電磁閥閥芯運(yùn)動(dòng)靈活性的影響以及下降時(shí)油缸回油端空氣的影響，V形體停止的位置精度不高，而為了避免V形體與工件相撞，只能把停止的位置調(diào)高(目前采用該方法V形體停止的位置距連桿頸的距離至少要100多毫米)，如此當(dāng)電磁閥再次通電以使V形體最終搭接在工件上時(shí)便會(huì)產(chǎn)生猛烈的撞擊，而對(duì)于如此精密而昂貴的儀器每工作一次均需產(chǎn)生一次撞擊是不可想象的。
[0011]此外，如果萬(wàn)一電磁閥失靈，在斷電時(shí)閥桿不能及時(shí)復(fù)位，則V形體即會(huì)直接撞擊到工件上，此種現(xiàn)象也曾經(jīng)發(fā)生過(guò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有技術(shù)下的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種全新的跟隨磨削中在線跟隨直徑測(cè)量裝置，其測(cè)量精度和穩(wěn)定性均較好并可解決現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中V形體不能快速、平穩(wěn)而又準(zhǔn)確地搭接在工件上的問(wèn)題且絕無(wú)失靈的可能，同時(shí)裝置的成本很低。
[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0014]一種跟隨磨削中在線跟隨直徑測(cè)量裝置，包括基座、擺臂、傾斜桿、V形體和測(cè)頭，擺臂的右端與基座鉸接，擺臂的左端與傾斜桿的上端鉸接，傾斜桿的下端與V形體固定連接，V形體的V形面作為用于搭接被加工圓柱面的工作表面，所述測(cè)頭為雙卡爪測(cè)頭，所述測(cè)頭的測(cè)頭本體相對(duì)于所述V形體可調(diào)固定安裝。要實(shí)現(xiàn)該可調(diào)固定安裝可以通過(guò)其他零件作為中間連接件，使得測(cè)頭本體與V形體之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二者也可以保持在某個(gè)相對(duì)位置上。
[0015]所述跟隨磨削中在線跟隨直徑測(cè)量裝置還可以設(shè)有支承桿，所述測(cè)頭本體固定在所述支承桿的下端，所述支承桿的上端鉸接在擺臂的左端，且其鉸接點(diǎn)和傾斜桿與擺臂的鉸接點(diǎn)同軸，傾斜桿和支承桿之間連接有氣缸，連接方式為兩端鉸接，連接點(diǎn)分別位于缸體上和氣缸活塞桿上，且這兩個(gè)鉸接點(diǎn)和傾斜桿與擺臂的鉸接點(diǎn)不同軸。
[0016]所述V形體上優(yōu)選設(shè)有外伸高度可調(diào)的用于支承所述測(cè)頭本體的限位結(jié)構(gòu)，當(dāng)V形體搭接在被加工圓柱上時(shí)，支承桿相對(duì)傾斜桿擺至測(cè)頭本體被支承于限位結(jié)構(gòu)上的位置作為支承桿擺入行程終點(diǎn)位置，對(duì)應(yīng)所述測(cè)頭的兩卡爪剛好能夠彈性?shī)A持被加工圓柱的外徑的位置。被加工圓柱的磨削前的啟動(dòng)位置和磨削后的停止位置可以為同一位置，優(yōu)選為處于主軸頸回轉(zhuǎn)中心正右方的位置(參見(jiàn)圖1)。磨削前，擺臂下降帶動(dòng)傾斜桿下降同時(shí)擺向被加工圓柱，這個(gè)階段擺臂擺下行程的終點(diǎn)優(yōu)選對(duì)應(yīng)于V形體恰好搭接在啟動(dòng)位置的被加工圓柱上的位置，并且只要磨削過(guò)程中V形體能夠始終保持搭接狀態(tài)即可。
[0017]在擺臂與基座的鉸接點(diǎn)處還同軸鉸接有V形杠桿，V形杠桿上鉸接點(diǎn)在V形的根部，V形杠桿的上臂、下臂分別位于擺臂的上、下兩側(cè)，所述基座上還鉸接有一單活塞桿直線油缸的缸體，所述直線油缸的活塞桿的端部設(shè)有滑道，所述V形杠桿的上臂的端部設(shè)有滾輪，所述滾輪位于所述滑道內(nèi)并滑道的內(nèi)壁間形成滾動(dòng)連接，滑道的方向優(yōu)選能夠使?jié)L輪的軸線沿前后方向延伸的方向，所述下臂的端部固定設(shè)有可用以支承擺臂的擋桿，所述滾輪的轉(zhuǎn)軸上還連接拉簧的一端，所述拉簧的另一端連接在直線油缸的缸體上、直線油缸的缸體與基座鉸接的轉(zhuǎn)軸上或基座上(特別是靠近油缸缸體的基座上)，所述拉簧在直線油缸的全行程范圍內(nèi)保持拉伸并使擋桿始終保持與擺臂接觸的狀態(tài)。
[0018]所述V形杠桿和拉簧可以各有兩個(gè)，分別位于所述擺臂的前、后兩側(cè)且相對(duì)擺臂對(duì)稱(chēng)布置，兩個(gè)V形杠桿的上臂分別連接在所述滾輪的兩端，下臂分別連接在所述擋桿的兩端。
[0019]在直線油缸驅(qū)動(dòng)下所述擺臂擺上、擺下行程分別對(duì)應(yīng)于所述直線油缸的正向、負(fù)向行程，所述直線油缸的負(fù)向行程優(yōu)選對(duì)應(yīng)并聯(lián)設(shè)置兩條回油路，第一條回油路上串接有轉(zhuǎn)閥，第二條回油路上設(shè)有阻尼通道和用于開(kāi)關(guān)所在油路的電磁閥。所述轉(zhuǎn)閥的閥桿與用于實(shí)現(xiàn)擺臂與基座鉸接的擺臂轉(zhuǎn)軸之間以周向角度可調(diào)的連接方式同軸固定連接，擺臂與擺臂轉(zhuǎn)軸固定連接，擺臂與閥桿在擺臂轉(zhuǎn)軸的周向上的相對(duì)位置關(guān)系是:直線油缸處于負(fù)向行程終點(diǎn)時(shí)擺臂擺下到達(dá)的位置對(duì)應(yīng)閥桿關(guān)閉第一條回油路的位置，直線油缸處于接近活塞桿伸出行程終點(diǎn)的預(yù)定點(diǎn)時(shí)擺臂擺下到達(dá)的位置對(duì)應(yīng)閥桿剛剛關(guān)閉第一條回油路的位置。而油缸繼續(xù)運(yùn)行到底時(shí)第二條油路應(yīng)處于開(kāi)啟狀態(tài)。直線油缸處于活塞桿完全縮回時(shí)擺臂擺上到達(dá)的位置對(duì)應(yīng)閥桿完全開(kāi)放第一條回油路的位置，該位置通常也是擺臂向下擺動(dòng)起點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的閥桿位置。
[0020]所述第一條回油路的兩端還優(yōu)選并接有分支油路，所述分支油路上設(shè)有單向閥，所述單向閥的開(kāi)啟方向與所述直線油缸的正向行程的進(jìn)油方向一致，所述第一條、第二條回油路以及分支油路的末端總出口與所述直線油缸正向