高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測方法及裝置。在高速回轉(zhuǎn)的智能鏜桿同一截面處正交布置兩個電渦流微位移傳感器，以獲取智能鏜桿徑向進給信號，在主軸末端安裝光電編碼器，以測得主軸回轉(zhuǎn)角度的信號，當(dāng)鏜刀轉(zhuǎn)到編碼器零位時觸發(fā)采樣，采樣每一個角度下的信號，傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，進行智能鏜桿回轉(zhuǎn)多圈的采樣后，同時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和光電編碼器信號得出智能鏜桿徑向微位移。本發(fā)明通過對高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移的實時檢測，能得到智能鏜桿每個角度下的實際進給量，同時可反饋給控制器，實現(xiàn)加工系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達到提高智能鏜桿實際加工精度的目的。
【專利說明】高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及徑向位移測量方法及裝置，特別是涉及一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞是發(fā)動機的核心零件之一，對發(fā)動機乃至整機的性能指標(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)鍵在于實現(xiàn)鏜刀的徑向可控位移，其中鏜刀徑向微位移的檢測技術(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)簡單的精密加工活塞異形銷孔的智能鏜桿，當(dāng)GMM在勵磁磁場作用下產(chǎn)生伸縮變形，同時輸出的位移/力可迫使鏜桿彎曲變形，實現(xiàn)所需的徑向微進給運動用于異形銷孔精密加工。加工時，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，對于一般的圓錐形異形銷孔，現(xiàn)有一點法，即用一個電渦流微位移傳感器測量，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徑向偏移量就必須測得智能鏜桿旋轉(zhuǎn)一周的數(shù)據(jù)，因此無法實現(xiàn)各個轉(zhuǎn)角時的徑向微位移實時測量和控制。目前國內(nèi)有人提出了用兩點法測量智能鏜桿徑向微位移，此時需將智能鏜桿徑向位移量分解為水平和豎直方向兩個分量，微位移計算公式較復(fù)雜；每周只測量18個點，不適合與非圓截面異形銷孔加工的精密測量；且只研究了固定進給量的情況，未實現(xiàn)變進給量的檢測，同時未考慮實際加工過程中無法直接測量智能鏜桿末端位移的限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了實現(xiàn)高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移的實時檢測，以提高非圓孔的加工精度，本發(fā)明的目的在于提供一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測方法及裝置，以獲得鏜刀徑向微位移信息并將其實時反饋給控制器，實現(xiàn)精密鏜削加工的閉環(huán)控制，從而達到提高非圓孔實際加工精度的目的。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—、一種高速回轉(zhuǎn)智能Il桿徑向微位移實時檢測方法:
[0007]步驟1)，在高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿同一截面處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，測量智能鏜桿徑向進給信號，同時于主軸末端安裝光電編碼器，以測量智能鏜桿回轉(zhuǎn)角度信號；
[0008]步驟2)，當(dāng)智能鏜桿轉(zhuǎn)到光電編碼器零位時觸發(fā)采樣，每采樣一個角度下的信號，分別經(jīng)過第一前置器和第二前置器，再經(jīng)濾波電路濾波，傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，進行智能鏜桿回轉(zhuǎn)多圈的采樣，在極坐標(biāo)下，用最小二乘原理求解被測截面極徑傅里葉級數(shù)的一階諧波系數(shù)，得出由智能鏜桿初始預(yù)壓力下形成的偏心量e ；
[0009]步驟3)，再根據(jù)兩路電渦流微位移傳感器進給信號和光電編碼器角度信號，推導(dǎo)出智能鏜桿徑向微位移量。
[0010]2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測的方法，其特征在于:
[0011]所述步驟2)中進行智能鏜桿回轉(zhuǎn)多圈的采樣，在極坐標(biāo)中，建立公式:
【權(quán)利要求】
1.一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測方法，其特征在于: 步驟1)，在高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿同一截面處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，測量智能鏜桿徑向進給信號，同時于主軸末端安裝光電編碼器，以測量智能鏜桿回轉(zhuǎn)角度信號； 步驟2)，當(dāng)智能鏜桿轉(zhuǎn)到光電編碼器零位時觸發(fā)采樣，每采樣一個角度下的信號，分別經(jīng)過第一前置器和第二前置器，再經(jīng)濾波電路濾波，傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，進行智能鏜桿回轉(zhuǎn)多圈的采樣，在極坐標(biāo)下，用最小二乘原理求解被測截面極徑傅里葉級數(shù)的一階諧波系數(shù)，得出由智能鏜桿初始預(yù)壓力下形成的偏心量e ; 步驟3)，再根據(jù)兩路電渦流微位移傳感器進給信號和光電編碼器角度信號，推導(dǎo)出智能鏜桿徑向微位移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測方法，其特征在于: 所述步驟2)中進行智能鏜桿回轉(zhuǎn)多圈的采樣，在極坐標(biāo)中，建立公式:
3.用于權(quán)利要求1所述方法的一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測裝置，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)和計算機(10);在機床主軸(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)與計算機(10)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測裝置，其特征在于:所述的兩路濾波電路結(jié)構(gòu)相同，均有兩個電阻和兩個電容構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高速回轉(zhuǎn)智能鏜桿徑向微位移實時檢測裝置，其特征在于:所述的兩個電渦流微位移傳感器型號均為CWY-D0-810503-00-03-05-02L。
【文檔編號】B23Q17/00GK103447886SQ201310363204
【公開日】2013年12月18日 申請日期: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 申請人:浙江大學(xué)