確定加工軸線的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種借助有能力測(cè)量工件表面一些點(diǎn)空間位置的測(cè)量設(shè)備，確定可旋轉(zhuǎn)的工件毛坯，尤其曲軸加工軸線位置的方法，該工件毛坯有通過材料切削進(jìn)行加工的工件區(qū)和保持不加工的工件區(qū)，以及它的理論質(zhì)量分布是已知的。
【背景技術(shù)】
[0002]由DE2823219C2已知一種借助平衡定心機(jī)測(cè)量規(guī)定用于旋轉(zhuǎn)的工件慣性軸位置的方法。在這里，工件以由其幾何形狀預(yù)定的初始位置安裝在機(jī)器中并繞安裝座的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。在工件旋轉(zhuǎn)期間，測(cè)量存在的不平衡度以及確定工件的慣性軸關(guān)于已有的旋轉(zhuǎn)軸線的位置。在另一個(gè)步驟中將工件的支承改變?yōu)?，使提供的旋轉(zhuǎn)軸線與慣性軸一致。然后，在此位置，在工件上施加定心孔或安置類似的定心裝置，它們?cè)诮又募庸み^程中用作工件的安裝座。
[0003]由EP0268724B1已知一種平衡地定心部分要切削加工的工件，尤其曲軸的方法，在此方法中，在加工前為了減小不平衡度工件的旋轉(zhuǎn)軸線橫向移動(dòng)，以及設(shè)置規(guī)定平衡的中心位置的定心孔。在這里，為了確定工件橫向移動(dòng)的大小和方向，忽視通過要加工的工件區(qū)引起的不平衡度，而僅顧及保持不加工的工件區(qū)引起的不平衡度。因此基于工件和定心孔固定的旋轉(zhuǎn)軸線的橫向移動(dòng)，僅關(guān)于保持不加工的工件部分平衡地運(yùn)行。因?yàn)楣ぜ庸ざㄎ辉谕ㄟ^定心孔規(guī)定的旋轉(zhuǎn)軸線上，所以達(dá)到預(yù)平衡。在這里，保持不加工的工件區(qū)通過對(duì)準(zhǔn)工件表面選出的各個(gè)參考點(diǎn)的傳感器，測(cè)量在此工件區(qū)內(nèi)存在的外形并輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將此實(shí)際形狀與理想工件的額定形狀相比較，以及根據(jù)實(shí)際形狀與額定形狀之間當(dāng)時(shí)的差異并在考慮規(guī)定的材料余量的情況下計(jì)算工件位移。這種已知的方法需要很復(fù)雜的測(cè)量設(shè)備，為的是能具有所需精度地測(cè)量保持不加工的工件區(qū)。
[0004]此外由EP2184595A1還已知一種確定在曲軸內(nèi)鉆孔形成的定心孔位置的方法，在此方法中，測(cè)量曲軸的外表面并獲知三維形狀數(shù)據(jù)，以此形狀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)假設(shè)曲軸內(nèi)定心孔的位置，以此定心孔位置的假設(shè)為基礎(chǔ)作為參考量模擬曲軸預(yù)定的加工，并確定曲軸按照模擬加工達(dá)到的形狀。接著，在平衡判定步驟中檢驗(yàn)，曲軸按模擬加工后所達(dá)到形狀的不平衡度是否處于預(yù)定的許可范圍內(nèi)，以及當(dāng)不平衡度處于許可的范圍內(nèi)時(shí)，在定心孔判定步驟中確定定心孔假設(shè)的位置作為適用的鉆孔位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種前言所述類型的方法，它能準(zhǔn)確地確定用于規(guī)定工件毛坯加工軸線的定心點(diǎn)，從而導(dǎo)致被加工的工件毛坯有最小的不平衡度。此外，這種方法應(yīng)能簡(jiǎn)便和快速地實(shí)施，以及為了實(shí)施所述方法應(yīng)不需要復(fù)雜而昂貴的設(shè)施。應(yīng)能在短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)工件毛還定心點(diǎn)的確定。
[0006]此外，本發(fā)明的目的是提供一種用于實(shí)施所述方法有利的設(shè)備。
[0007]提出的有關(guān)方法方面的目的通過權(quán)利要求1所述特征達(dá)到。在權(quán)利要求2至8中說明本方法有利的進(jìn)一步發(fā)展。
[0008]有關(guān)設(shè)備方面的目的通過權(quán)利要求9所述特征達(dá)到。在權(quán)利要求10至18中說明設(shè)備有利的設(shè)計(jì)。
[0009]按本發(fā)明，用于借助有能力測(cè)量工件表面一些點(diǎn)空間位置的測(cè)量設(shè)備確定可旋轉(zhuǎn)的工件毛坯加工軸線端側(cè)定心點(diǎn)位置的方法，該工件毛坯有通過材料切削進(jìn)行加工的工件區(qū)和保持不加工的工件區(qū)，以及它的理論質(zhì)量分布是已知的，方法包括下列步驟:
[0010]將參考工件安裝在測(cè)量設(shè)備的插入位置內(nèi)，
[0011]借助測(cè)量設(shè)備測(cè)量參考工件保持不加工的表面區(qū)許多點(diǎn)相對(duì)于在測(cè)量設(shè)備內(nèi)規(guī)定的不平衡基軸的位置，
[0012]將所測(cè)得的參考工件保持不加工的表面區(qū)許多點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為參考件部分表面儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，
[0013]從測(cè)量設(shè)備取出參考工件，
[0014]將工件毛坯安裝在測(cè)量設(shè)備的插入位置內(nèi)，
[0015]借助測(cè)量設(shè)備測(cè)量工件毛坯保持不加工的表面區(qū)許多點(diǎn)的位置，
[0016]將所測(cè)得的工件毛坯保持不加工的表面區(qū)許多點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)作為毛坯部分表面儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，
[0017]根據(jù)儲(chǔ)存的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算由毛坯部分表面與參考件部分表面之間的差異造成的相對(duì)于不平衡基軸的不平衡作用，
[0018]通過假設(shè)的有理論質(zhì)量分布的工件主慣性軸的位置表達(dá)不平衡作用，以及，
[0019]通過給主慣性軸位置添加補(bǔ)償量(offset)計(jì)算工件毛坯的加工軸線。
[0020]所述補(bǔ)償量首先可假設(shè)為零值，然后借助所測(cè)得的多個(gè)有按本方法確定的加工軸線加工制成的成品工件相對(duì)于被加工的工件軸線的不平衡度，經(jīng)驗(yàn)確定所述補(bǔ)償量并儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)。優(yōu)選地，加工軸線的位置可以通過定心點(diǎn)的位置表達(dá)，這些定心點(diǎn)作為加工軸線通過工件毛坯垂直于不平衡基軸定向的端側(cè)表面的貫穿點(diǎn)被計(jì)算。
[0021]經(jīng)驗(yàn)確定的補(bǔ)償量考慮到參考工件關(guān)于或涉及在測(cè)量設(shè)備內(nèi)規(guī)定的不平衡基軸的不平衡度，以及考慮到工件毛坯通過接著的用按本發(fā)明規(guī)定的加工軸線加工發(fā)生的變化，所述補(bǔ)償量抵消這些不利影響，以減小完成加工的工件的不平衡度。
[0022]按本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于，能提供非常準(zhǔn)確的結(jié)果，因?yàn)樵谑褂孟嗤臏y(cè)量方法測(cè)量時(shí)只有少量彼此不同的測(cè)量對(duì)象，亦即參考工件和工件毛坯，以及相互比較測(cè)量時(shí)獲得的這兩個(gè)測(cè)量對(duì)象的位置數(shù)據(jù)，在這種情況下，在進(jìn)一步的計(jì)算中只計(jì)入所獲得的這些位置數(shù)據(jù)之間的差異。基于位置數(shù)據(jù)的比較，補(bǔ)償了通過測(cè)量過程引起的影響和基于此影響的測(cè)量值失真及零點(diǎn)偏移，因此可忽略不計(jì)對(duì)測(cè)量精度的影響。此外，因?yàn)閰⒖脊ぜ凸ぜ髦煌ㄟ^處于通常制造公差范圍內(nèi)的差異彼此區(qū)別，所以位置數(shù)據(jù)的比較提供較小的差值，從而測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的不精確度也只會(huì)在很低的程度上造成影響。
[0023]在實(shí)際工作中充分證明，按本發(fā)明的方法導(dǎo)致有利的結(jié)果。它在用于平衡成品工件的終端平衡機(jī)上產(chǎn)生小的分散范圍。測(cè)量設(shè)備只須直線測(cè)量并提供在參考工件和在工件毛坯上相同測(cè)量位置可再現(xiàn)的測(cè)量值。測(cè)量值絕對(duì)量較小的差異只起微小的作用，從而使測(cè)量設(shè)備如其為了計(jì)算工件體積所需要的那樣的精確校準(zhǔn)不再是必需的。許多測(cè)量點(diǎn)求平均值進(jìn)一步降低對(duì)測(cè)量設(shè)備的精度要求。因此可以為本方法使用便宜的測(cè)量設(shè)備，例如按激光斷面法工作的3D測(cè)量系統(tǒng)。
[0024]按本發(fā)明另一項(xiàng)建議，不平衡作用的計(jì)算以下述方式進(jìn)行:選擇參考件部分表面一些離散的參考點(diǎn)，對(duì)于每個(gè)離散的參考點(diǎn)確定基于毛坯部分表面與參考點(diǎn)之間的差異的部分不平衡作用，以及通過累加所有參考點(diǎn)的部分不平衡作用確定總的不平衡作用。以此方式可以保持小的計(jì)算工作量和簡(jiǎn)化計(jì)算過程。
[0025]按本發(fā)明另一種有利的進(jìn)一步發(fā)展可在于，在假設(shè)毛坯部分表面與參考點(diǎn)之間小理論差異的情況下，確定選擇的離散的每個(gè)參考點(diǎn)理論的部分不平衡作用，并作為參考點(diǎn)的影響系數(shù)儲(chǔ)存；以及，離散的每個(gè)參考點(diǎn)實(shí)際的部分不平衡作用，通過參考點(diǎn)的影響系數(shù)與測(cè)得的毛坯部分表面與參考點(diǎn)之間的差異相乘確定。
[0026]以此方式，在測(cè)量參考工件并儲(chǔ)存毛坯部分表面后，可以預(yù)先對(duì)離散的每個(gè)參考點(diǎn)計(jì)算參考點(diǎn)的影響因素，從而在接著確定工件毛坯的不平衡作用時(shí)，只是再將在參考點(diǎn)測(cè)得的差異與相關(guān)的影響系數(shù)相乘。以此方式大幅度降低在測(cè)量工件毛坯的毛坯部分表面后的計(jì)算工作量。
[0027]按本發(fā)明，離散的每個(gè)參考點(diǎn)理論的部分不平衡作用，表達(dá)作為假設(shè)有理論質(zhì)量分布的工件主慣性軸的位置差異，例如表達(dá)為在定心平面內(nèi)主慣性軸偏心率的改變。于是各參考點(diǎn)部分不平衡作用之和直接導(dǎo)致確定主慣性軸的位置，這一位置可以只是再通過添加經(jīng)驗(yàn)確定的補(bǔ)償量進(jìn)行校正。
[0028]作為參考工件可以從一系列要測(cè)量的同類工件毛坯中選擇任意一個(gè)工件毛坯。然而有利的是，作為參考工件選擇這樣一個(gè)工件毛坯，在此工件毛坯中保持不加工工件區(qū)的形狀處于制造引起的形狀差異的中間。由此使參考件部分表面與要測(cè)量的工件毛坯的毛坯部分表面之間的差異保持為較小，這有益于提高定心點(diǎn)確定的精度。此外有利的是，由原始不平衡度很小的工件毛坯制成參考工件。
[0029]按本發(fā)明為了制造參考工件，可以在選出的工件毛坯中通過