曲軸多點無線測量技術的研究
曲軸多點無線測量技術的研究
張藝政 范有光
摘要:數(shù)控重型曲軸銑車復合加工機床主要用于船舶用曲軸熱裝后的整體加工。該產(chǎn)品的最大特點是在一臺機床上完成主軸頸、法蘭、曲軸頸的加工及多點無線測量技術在機床上的應用。本實驗主要研究多點無線測量技術在機床上的應用。
關鍵詞:曲軸多點無線測量，硬件，軟件
由于加工工件曲軸是由多個主軸頸和多個曲軸頸組成，測量儀表安裝在曲軸頸中間并隨工件旋轉，傳統(tǒng)的檢測和工件定心調整是通過每個曲軸頸中間的內徑千分表由工人人工檢測記數(shù)，讀數(shù)不便,準確度差,調整精度和加工效率低。因此，只有采用先進的測量技術，才能提高機床的調整精度和加工效率。由于本機床的測量元件隨工件旋轉因此只能選用無線測量系統(tǒng)和測量傳感器，構成多點無線測量網(wǎng)絡，自動讀取每個曲軸頸的襠距距離,完成對加工工件曲軸的多點無線測量。
（一）、測量項目
1、主軸相位測量：主要用于主軸的角度顯示,實時監(jiān)測每個曲軸頸襠距在變化時的每個曲軸頸的角度值。
2、曲軸頸襠距無線測量：主要用于曲軸頸襠距的距離顯示,實時監(jiān)測每個曲軸頸襠距變化,手動調整中心架使每個曲軸頸襠距在相應的相位上的測量值落在允許的誤差范圍內。
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(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角度；信號分配器1件,用于圓光柵電纜的轉接與信號的分配,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并把該信號傳輸?shù)轿鏖T子工控機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(ST1288) 10件, 長度計安裝在曲軸頸中間分別用于10個曲軸頸襠距的檢測；曲軸頸襠距測量裝置IMB-dm1 10件,用于接收長度計的測量信號；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)送長度計的測量信號；無線測量數(shù)據(jù)接收裝置WLAN-router 1件,用于接收IMB-wla發(fā)送的信號并把該信號傳輸?shù)轿鏖T子工控機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并把該信號傳輸?shù)轿鏖T子工控機PC677上
4、西門子工控機測量界面開發(fā)的硬件組成
西門子工控機(PC677)測量界面開發(fā)的硬件組成包括：西門子工控機PC677, 在工控機(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應至少帶有兩個COM口、1個USB口和一個網(wǎng)口,其中兩個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(看門狗),網(wǎng)口接無線測量接收裝置。
（三）、軟件安裝
進行調試前在西門子工控機(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)機械的零點調整；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 論
本課題完成數(shù)控重型曲軸銑車復合加工機床的主軸相位測量、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的應用完成了過去傳統(tǒng)測量方法需要幾個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的問題。同時工控機上界面的制作,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,自動讀取曲軸頸襠距數(shù)據(jù),提高了測量精度同時也提高了加工精度。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整。通過本課題的研究,掌握無線網(wǎng)絡通訊技術及復雜信號數(shù)據(jù)的接收和處理方法,實現(xiàn)多點無線測量技術在數(shù)控重型曲軸旋風加工中心的應用。
