曲軸多點(diǎn)無線測量技術(shù)的研究
張藝政 范有光
摘要:數(shù)控重型曲軸銑車復(fù)合加工機(jī)床主要用于船舶用曲軸熱裝后的整體加工。該產(chǎn)品的最大特點(diǎn)是在一臺(tái)機(jī)床上完成主軸頸、法蘭、曲軸頸的加工及多點(diǎn)無線測量技術(shù)在機(jī)床上的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)主要研究多點(diǎn)無線測量技術(shù)在機(jī)床上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:曲軸多點(diǎn)無線測量，硬件，軟件
由于加工工件曲軸是由多個(gè)主軸頸和多個(gè)曲軸頸組成，測量儀表安裝在曲軸頸中間并隨工件旋轉(zhuǎn)，傳統(tǒng)的檢測和工件定心調(diào)整是通過每個(gè)曲軸頸中間的內(nèi)徑千分表由工人人工檢測記數(shù)，讀數(shù)不便,準(zhǔn)確度差,調(diào)整精度和加工效率低。因此，只有采用先進(jìn)的測量技術(shù)，才能提高機(jī)床的調(diào)整精度和加工效率。由于本機(jī)床的測量元件隨工件旋轉(zhuǎn)因此只能選用無線測量系統(tǒng)和測量傳感器，構(gòu)成多點(diǎn)無線測量網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)讀取每個(gè)曲軸頸的襠距距離,完成對(duì)加工工件曲軸的多點(diǎn)無線測量。
（一）、測量項(xiàng)目
1、主軸相位測量：主要用于主軸的角度顯示,實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)曲軸頸襠距在變化時(shí)的每個(gè)曲軸頸的角度值。
2、曲軸頸襠距無線測量：主要用于曲軸頸襠距的距離顯示,實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)曲軸頸襠距變化,手動(dòng)調(diào)整中心架使每個(gè)曲軸頸襠距在相應(yīng)的相位上的測量值落在允許的誤差范圍內(nèi)。
3、中心架中間套筒壓力測量：主要用于中心架中間套筒的壓力顯示,壓力值的大小決定曲軸頸襠距變化的大小。
4、西門子工控機(jī)(PC677)的測量界面的開發(fā)。
（二）、硬件組成
1、主軸相位測量的硬件組成
主軸相位測量系統(tǒng)硬件連接如圖2，其中包括：圓光柵1件,用于測量主軸的旋轉(zhuǎn)角度；信號(hào)分配器1件,用于圓光柵電纜的轉(zhuǎn)接與信號(hào)的分配,其中一端接到相位測量裝置IMB-dm1上,另一端接到840D數(shù)控系統(tǒng)上；相位測量裝置IMB-dm1 1件,用于讀取圓光柵的測量信號(hào)并把該信號(hào)傳輸?shù)轿鏖T子工控機(jī)PC677上。

2、曲軸頸襠距無線測量的硬件組成
曲軸頸襠距無線測量系統(tǒng)硬件連接如圖3，其中包括：長度計(jì)(ST1288) 10件, 長度計(jì)安裝在曲軸頸中間分別用于10個(gè)曲軸頸襠距的檢測；曲軸頸襠距測量裝置IMB-dm1 10件,用于接收長度計(jì)的測量信號(hào)；無線測量數(shù)據(jù)發(fā)送裝置IMB-wla 10件,與IMB-dm1連接用于發(fā)送長度計(jì)的測量信號(hào)；無線測量數(shù)據(jù)接收裝置WLAN-router 1件,用于接收IMB-wla發(fā)送的信號(hào)并把該信號(hào)傳輸?shù)轿鏖T子工控機(jī)PC677上。

3、中心架中間套筒壓力測量的硬件組成
中心架中間套筒壓力測量系統(tǒng)硬件連接如圖4，其中包括：壓力傳感器(HDA 4445-B) 11件,分別用于11個(gè)中心架中間套筒的壓力測量；壓力測量塊IMB-ai8 1件和IMB-ai4 1件,用于接收壓力傳感器信號(hào)并把該信號(hào)傳輸?shù)轿鏖T子工控機(jī)PC677上

4、西門子工控機(jī)測量界面開發(fā)的硬件組成
西門子工控機(jī)(PC677)測量界面開發(fā)的硬件組成包括：西門子工控機(jī)PC677, 在工控機(jī)(PC677)上通過測量軟件開發(fā)工具“COMGAGE”完成主軸相位測量、曲軸頸襠距無線測量和中心架中間套筒壓力測量的數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)顯示。為滿足上述要求PC677應(yīng)至少帶有兩個(gè)COM口、1個(gè)USB口和一個(gè)網(wǎng)口,其中兩個(gè)COM口分別接主軸相位測量和中心架中間套筒壓力測量,USB口接IBR軟件授權(quán)(看門狗),網(wǎng)口接無線測量接收裝置。
（三）、軟件安裝
進(jìn)行調(diào)試前在西門子工控機(jī)(PC677)上首先安裝“IBR SUPPORT SOFTWARE”中的“IMB_TEST”文件,主要用于測量系統(tǒng)的硬件檢測；再安裝文件“LAN_COM_CONV_INST”,主要用于測量系統(tǒng)機(jī)械的零點(diǎn)調(diào)整；最后安裝文件“SOFTWARE FOR METROLOGY AND SPC”中的“COMGAGE”主要用于測量界面的開發(fā)、測量系統(tǒng)的硬件檢測、測量數(shù)據(jù)的分析與顯示。
結(jié) 論
本課題完成數(shù)控重型曲軸銑車復(fù)合加工機(jī)床的主軸相位測量、曲軸頸距的無線測量、中心架中間套筒壓力測量和工控機(jī)界面的制作等課題。其中曲軸頸襠距無線測量中無線測量技術(shù)的應(yīng)用完成了過去傳統(tǒng)測量方法需要幾個(gè)人才能完成的測量工作,大大提高了工作效率。解決了曲軸頸襠距測量無法通過電纜傳遞信號(hào)的問題。同時(shí)工控機(jī)上界面的制作,使測量的數(shù)據(jù)完整而且顯示直觀。并且曲軸在特定的相位角時(shí),自動(dòng)讀取曲軸頸襠距數(shù)據(jù),提高了測量精度同時(shí)也提高了加工精度。數(shù)據(jù)顯示和中心架的操作都集中在操作按鈕站上,大大方便了曲軸工件的裝卡和工件定心調(diào)整。通過本課題的研究,掌握無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及復(fù)雜信號(hào)數(shù)據(jù)的接收和處理方法,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)無線測量技術(shù)在數(shù)控重型曲軸旋風(fēng)加工中心的應(yīng)用。

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