曲轴多点无线测量技术的研究

曲轴多点无线测量技术的研究
张艺政范有光
摘要:数控重型曲轴铣车复合加工机床主要用于船舶用曲轴热装后的整体加工。该产品的最大特点是在一台机床上完成主轴颈、法兰、曲轴颈的加工及多点无线测量技术在机床上的应用。本实验主要研究多点无线测量技术在机床上的应用。
关键词:曲轴多点无线测量，硬件，软件
由于加工工件曲轴是由多个主轴颈和多个曲轴颈组成，测量仪表安装在曲轴颈中间并随工件旋转，传统的检测和工件定心调整是通过每个曲轴颈中间的内径千分表由工人人工检测记数，读数不便,准确度差,调整精度和加工效率低。因此，只有采用先进的测量技术，才能提高机床的调整精度和加工效率。由于本机床的测量元件随工件旋转因此只能选用无线测量系统和测量传感器，构成多点无线测量网络，自动读取每个曲轴颈的裆距距离,完成对加工工件曲轴的多点无线测量。
（一）、测量项目
1、主轴相位测量：主要用于主轴的角度显示,实时监测每个曲轴颈裆距在变化时的每个曲轴颈的角度值。
2、曲轴颈裆距无线测量：主要用于曲轴颈裆距的距离显示,实时监测每个曲轴颈裆距变化,手动调整中心架使每个曲轴颈裆距在相应的相位上的测量值落在允许的误差范围内。
3、中心架中间套筒压力测量：主要用于中心架中间套筒的压力显示,压力值的大小决定曲轴颈裆距变化的大小。
4、西门子工控机(PC677)的测量界面的开发。
（二）、硬件组成
1、主轴相位测量的硬件组成
主轴相位测量系统硬件连接如图2，其中包括：圆光栅1件,用于测量主轴的旋转角度；信号分配器1件,用于圆光栅电缆的转接与信号的分配,其中一端接到相位测量装置IMB-dm1上,另一端接到840D数控系统上；相位测量装置IMB-dm1 1件,用于读取圆光栅的测量信号并把该信号传输到西门子工控机PC677上。

2、曲轴颈裆距无线测量的硬件组成
曲轴颈裆距无线测量系统硬件连接如图3，其中包括：长度计(ST1288) 10件, 长度计安装在曲轴颈中间分别用于10个曲轴颈裆距的检测；曲轴颈裆距测量装置IMB-dm1 10件,用于接收长度计的测量信号；无线测量数据发送装置IMB-wla 10件,与IMB-dm1连接用于发送长度计的测量信号；无线测量数据接收装置WLAN-router 1件,用于接收IMB-wla发送的信号并把该信号传输到西门子工控机PC677上。

3、中心架中间套筒压力测量的硬件组成
中心架中间套筒压力测量系统硬件连接如图4，其中包括：压力传感器(HDA 4445-B) 11件,分别用于11个中心架中间套筒的压力测量；压力测量块IMB-ai8 1件和IMB-ai4 1件,用于接收压力传感器信号并把该信号传输到西门子工控机PC677上

4、西门子工控机测量界面开发的硬件组成
西门子工控机(PC677)测量界面开发的硬件组成包括：西门子工控机PC677, 在工控机(PC677)上通过测量软件开发工具“COMGAGE”完成主轴相位测量、曲轴颈裆距无线测量和中心架中间套筒压力测量的数据处理与数据显示。为满足上述要求PC677应至少带有两个COM口、1个USB口和一个网口,其中两个COM口分别接主轴相位测量和中心架中间套筒压力测量,USB口接IBR软件授权(看门狗),网口接无线测量接收装置。
（三）、软件安装
进行调试前在西门子工控机(PC677)上首先安装“IBR SUPPORT SOFTWARE”中的“IMB_TEST”文件,主要用于测量系统的硬件检测；再安装文件“LAN_COM_CONV_INST”,主要用于测量系统机械的零点调整；最后安装文件“SOFTWARE FOR METROLOGY AND SPC”中的“COMGAGE”主要用于测量界面的开发、测量系统的硬件检测、测量数据的分析与显示。
结论
本课题完成数控重型曲轴铣车复合加工机床的主轴相位测量、曲轴颈距的无线测量、中心架中间套筒压力测量和工控机界面的制作等课题。其中曲轴颈裆距无线测量中无线测量技术的应用完成了过去传统测量方法需要几个人才能完成的测量工作,大大提高了工作效率。解决了曲轴颈裆距测量无法通过电缆传递信号的问题。同时工控机上界面的制作,使测量的数据完整而且显示直观。并且曲轴在特定的相位角时,自动读取曲轴颈裆距数据,提高了测量精度同时也提高了加工精度。数据显示和中心架的操作都集中在操作按钮站上,大大方便了曲轴工件的装卡和工件定心调整。通过本课题的研究,掌握无线网络通讯技术及复杂信号数据的接收和处理方法,实现多点无线测量技术在数控重型曲轴旋风加工中心的应用。