盘形凸轮轮廓检测方法技术

本发明专利技术公开了一种盘形凸轮轮廓检测方法，该方法能适应不同的盘形凸轮轮廓的检测，尤其可以用于平面共轭凸轮的内外轮廓的检测。采用的凸轮加工检测设备包括控制系统、机身、工作台机构、凸轮旋转机构和检测磨削装置。所述控制系统控制工作台机构、凸轮旋转机构和检测磨削装置的动作。在线检测装置包括凸轮外轮廓在线检测装置和凸轮内轮廓在线检测装置。凸轮外轮廓在线检测装置由控制系统通过第一直线电机驱动器控制第一直线电机的动子带动第一激光测量头进行X向移动测量平面共轭凸轮的外轮廓尺寸。凸轮内轮廓在线检测装置由控制系统通过第二直线电机驱动器控制第二直线电机的动子带动第二激光测量头进行X向移动测量平面共轭凸轮的内轮廓尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
凸轮机构是主要由凸轮、从动件和机架组成的传动机构。凸轮按照形式的不同通常分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮三种。盘形凸轮又分为盘形内凸轮和盘形外凸轮，因为盘形内凸轮很少被采用，故通常所称的盘形凸轮均指盘形外凸轮。按照从动件的运动轨迹的不同，凸轮又分为平面凸轮和空间凸轮。平面凸轮是指凸轮运动平面与从动件的运动平面互相平行或重合，盘形凸轮和移动凸轮均属于平面凸轮，而空间凸轮是指从动件的运动轨迹为空间曲线，圆柱凸轮属于空间凸轮。凸轮按照外部约束形态的不同又可分为沟槽凸轮、凸缘凸轮、等幅凸轮和共轭凸轮。共轭凸轮通常指相互固结的一对盘形凸轮(也即双盘形凸轮)。该对凸轮的各自的轮廓(也即凸轮的周向外侧表面)分别与同一从动件上相应的运动副元素相接触。共轭凸轮的2个凸轮按一定位置固装在同一轴上，使这两个凸轮各自分别在推程和回程时保持共轭性，进而保证双盘形凸轮与从动件锁合。按照从动件的不同的运动形式，双盘形凸轮又分为摆动从动杆共轭凸轮和直动从动杆共轭凸轮。共轭凸轮的第二种形式是:在同一个环状的盘形凸轮上，设置2个盘形轮廓部位，也即在凸轮的周向内侧表面和周向外侧表面各设有相应的一个凸轮轮廓部位(简称为内外轮廓)，并且内外轮廓的形状相似，由于这种共轭凸轮的从动件的运动平面与凸轮运动平面互相平行或重合，故可称为平面共轭凸轮，平面共轭凸轮也可归纳为一种特殊的盘形凸轮。平面共轭凸轮可以广泛应用于各种自动化机械中，如纺织经编机、印刷机等，其中纺织经编机上钩针凸轮就是上述定义的平面共轭凸轮。平面共轭凸轮轮廓磨削属于非圆磨削，轮廓曲线复杂而且内外轮廓尺寸还要保证尺寸共轭一致性，从而磨削加工与检测难度均较大。现有技术对平面共轭凸轮轮廓进行磨削加工的设备主要采用数控加工中心或者专用磨削机床，磨削加工中，还需要对平面共轭凸轮的内外轮廓和加工误差进行检测、对内外轮廓磨削余量以及磨削进给量进行确定等，上述的检测多采用人工在线操作方式或者采用离线检测方式，检测精度不高。中国专利文献CN102147238B (专利申请号 201110051991.2)、CN102175181B (专利申请号 201110051993.1)、CN102122144B (专利申请号 201110051996.5)和 CN102200762B(专利申请号201110096390.3)分别公开了一种“凸轮轮廓检测装置”、“凸轮轮廓检测装置的检测方法”、“用于凸轮轮廓检测的数控系统”和“凸轮轮廓检测用数控系统”。所述的这四种检测装置或检测系统所述的检测的对象都是盘形外凸轮外轮廓，其工作时均为点检测(也即在盘形外凸轮外轮廓的轴向上只采集某一固定点的数据)，测量精度较低。中国专利文献CN201195276Y (专利申请号200820034576.X)公开了一种“在线测试数控凸轮磨床”。该文献所述的磨床是一种在对凸轮进行磨削加工的同时还可同步对凸轮进行在线测试的磨床。该文献中所涉及的凸轮按照其附图所示，应该为平面盘形凸轮，所以其进行的测量和加工也只是实施在盘形凸轮的轮廓(也即周向外侧)上。该文献的测试虽然是在线自动测试，但是，其工作时也属于点检测，测量精度仍较低。中国专利文献CN101434053B (专利申请号 20081020397.4)和 CN101561250B (专利申请号200910052043.3)分别公开了一种“凸轮非圆磨削的自动定位及在线测量方法和装置”和“大尺寸凸轮非圆磨削智能寻位及在线测量方法”，所述第一篇其在线测量属于接触式测量，测量精度低，接触测量过程中可能造成加工后的凸轮表面受到损伤，而且测量头易磨损。第二篇文献其在线测量属于激光图像测量，检测装置复杂，制造维护成本较高。上述的2种凸轮轮廓磨削装置和检测方法都只用于平面盘形凸轮外轮廓。中国专利文献CN102589469A (申请号为201210026457.0)公开了一种“平面共轭凸轮轮廓检测装置及其控制方法”。该文献所涉及的平面共轭凸轮的检测装置虽然可以对平面共轭凸轮的内外轮廓同时进行测量，但其属于接触式测量，测量精度还有待于进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种检测精确度和效率较高的。实现本专利技术目的的技术方案是:一种，由凸轮加工检测设备对盘形凸轮的轮廓进行检测，所述的盘形凸轮为盘形外凸轮。其特点是:所述的凸轮加工检测设备包括控制系统、机身、设置在机身上的可沿X轴Y轴运动的工作台机构、固定设置在工作台机构上的凸轮旋转机构和固定设置在机身上的检测磨削装置。所述控制系统控制工作台机构、凸轮旋转机构和检测磨削装置的动作。检测磨削装置包括磨削机构和在线检测装置。在线检测装置包括凸轮外轮廓在线检测装置。凸轮外轮廓在线检测装置包括第一激光测量头、第一直线电机和第一直线电机驱动器。第一直线电机由其定子固定设置在磨削机构上。第一激光测量头通过第一连接测量杆固定设置在第一直线电机的动子上，由控制系统通过第一直线电机驱动器控制第一直线电机的动子带动第一激光测量头进行X向移动测量盘形外凸轮的外轮廓尺寸。第一激光测量头与磨削机构的砂轮磨头的轴线相互平行。 第一激光测量头与砂轮磨头的轴线的基准间距为Lw，在所述盘形外凸轮的旋转角度为Θ i时，盘形外凸轮的安装轴线与砂轮磨头的轴线的间距为lui，盘形外凸轮端面与磨削工作台Y轴线的间距为Ivi，在线测量的盘形外凸轮的外轮廓与第一激光测量头的间距测量值为Ili,0° ( Θ j ^ 360°，Θ i=360/n, i=l, 2, 3......，η。η为盘形外凸轮旋转一周的过程中同时检测91和111测量值的次数。上述凸轮加工检测设备的盘形外凸轮轮廓检测方法具有以下步骤:①、由检测磨削装置的在线检测装置对盘形外凸轮外轮廓尺寸在线测量。第一激光测量头的初始位置在X轴方向其直线电机定子X1处。使盘形外凸轮旋转I周以每个Qi角度均分做“间歇旋转”运动，间歇旋转周期tl，在每个间歇旋转周期，第一激光测量头同时在盘形外凸轮的轴向轮廓线上做快速往复运动进行测量。第一激光测量头的往复直线运动的速度为3000毫米/分至10000毫米/分。第一激光测量头在盘形外凸轮的轴向轮廓线上测量一次的时间为t3。所述间歇旋转周期tl ^ t3。②、测量时以盘形外凸轮任意位置Θ i为测量零点，测量使盘形外凸轮旋转I周以每个Θ i角度均分做旋转运动，在每个凸轮旋转过程，第一激光测量头在盘形外凸轮的轴向轮廓线上做快速往复运动进行测量。第一激光测量头测得此Qi位置的I组Ibd轴向外轮廓线数据，其中j为激光测量头在轴向轮廓线的采样次数，通过对每组数据“去极值”和“平均值”数据滤波最终得出该Qi位置的1Π。通过上述方法测得盘形外凸轮外轮廓的每个Θ i角度位置的Ili,以及盘形外凸轮的安装轴线与砂轮磨头轴线的间距坐标Iui，可计算得出盘形外凸轮的外轮廓极坐标径向尺寸P1(Gi)=Iui+Lw-11P将所述的P1(Gi)与要加工的盘形外凸轮的外轮廓极坐标径向尺寸P 1=p ( Θ )相比较，得出加工误差和加工余量。以上述技术方案为基础的技术方案是:所述步骤①中的第一激光测量头在盘形外凸轮的轴向轮廓线上测量一次的时间t3为0.12秒至2秒。实现本专利技术目的的另一技术方案是:一种，由凸轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盘形凸轮轮廓检测方法，由凸轮加工检测设备（1）对盘形凸轮的轮廓进行检测，所述的盘形凸轮为盘形外凸轮；其特征在于：所述的凸轮加工检测设备（1）包括控制系统、机身（11）、设置在机身（11）上的可沿X轴Y轴运动的工作台机构（12）、固定设置在工作台机构（12）上的凸轮旋转机构（13）和固定设置在机身（11）上的检测磨削装置（10）；所述控制系统控制工作台机构（12）、凸轮旋转机构（13）和检测磨削装置（10）的动作；检测磨削装置（10）包括磨削机构（14）和在线检测装置（15）；在线检测装置（15）包括凸轮外轮廓在线检测装置（15a）；凸轮外轮廓在线检测装置（15a）包括第一激光测量头（15‑1）、第一直线电机（15‑3）和第一直线电机驱动器（15‑5）；第一直线电机（15‑3）由其定子（15‑3‑1）固定设置在磨削机构（14）上；第一激光测量头（15‑1）通过第一连接测量杆（15‑7）固定设置在第一直线电机（15‑3）的动子（15‑3‑2）上，由控制系统通过第一直线电机驱动器（15‑5）控制第一直线电机（15‑3）的动子（15‑3‑2）带动第一激光测量头（15‑1）进行X向移动测量盘形外凸轮的外轮廓尺寸；第一激光测量头（15‑1）与磨削机构（14）的砂轮磨头（14‑4）的轴线相互平行；第一激光测量头（15‑1）与砂轮磨头（14‑4）的轴线的基准间距为Lw，在所述盘形外凸轮的旋转角度为θi时，盘形外凸轮的安装轴线与砂轮磨头（14‑4）的轴线的间距为lui，盘形外凸轮端面与磨削工作台（14‑1）Y轴线的间距为lvi，在线测量的盘形外凸轮的外轮廓与第一激光测量头（15‑1）的间距测量值为l1i，0°≤θi≤360°，θi=360/n，i=1,2,3......,n；n为盘形外凸轮旋转一周的过程中同时检测θi和l1i测量值的次数；上述凸轮加工检测设备（1）的盘形外凸轮轮廓检测方法具有以下步骤：①、由检测磨削装置（10）的在线检测装置（15）对盘形外凸轮外轮廓尺寸在线测量；第一激光测量头（15‑1）的初始位置在X轴方向其直线电机定子x1处；使盘形外凸轮旋转1周以每个θi角度均分做“间歇旋转”运动，间歇旋转周期t1，在每个间歇旋转周期，第一激光测量头（15‑1）同时在盘形外凸轮的轴向轮廓线上做快速往复运动进行测量；第一激光测量头（15‑1）的往复直线运动的速度为3000毫米/分至10000毫米/分；第一激光测量头（15‑1）在盘形外凸轮的轴向轮廓线上测量一次的时间为t3；所述间歇旋转周期t1≥t3；②、测量时以盘形外凸轮任意位置θi为测量零点，测量使盘形外凸轮旋转1周以每个θi角度均分做旋转运动，在每个凸轮旋转过程，第一激光测量头（15‑1）在盘形外凸轮的轴向轮廓线上做快速往复运动进行测量；第一激光测量头（15‑1）测得此θi位置的 1组l1xj轴向外轮廓线数据，其中j为激光测量头在轴向轮廓线的采样次数，通过对每组数据“去极值”和“平均值”数据滤波最终得出该θi位置的l1i；通过上述方法测得盘形外凸轮外轮廓的每个θi角度位置的l1i，以及盘形外凸轮的安装轴线与砂轮磨头（14‑4）轴线的间距坐标lui，可计算得出盘形外凸轮的外轮廓极坐标径向尺寸ρ1(θi)=lui+Lw‑l1i；将所述的ρ1(θi)与要加工的盘形外凸轮的外轮廓极坐标径向尺寸ρ1=ρ(θ)相比较，得出加工误差和加工余量。...

【技术特征摘要】
1.一种盘形凸轮轮廓检测方法，由凸轮加工检测设备(I)对盘形凸轮的轮廓进行检测，所述的盘形凸轮为盘形外凸轮；其特征在于:所述的凸轮加工检测设备(I)包括控制系统、机身(11 )、设置在机身(11)上的可沿X轴Y轴运动的工作台机构(12)、固定设置在工作台机构(12)上的凸轮旋转机构(13)和固定设置在机身(11)上的检测磨削装置(10);所述控制系统控制工作台机构(12)、凸轮旋转机构(13)和检测磨削装置(10)的动作；检测磨削装置(10)包括磨削机构(14)和在线检测装置(15); 在线检测装置(15)包括凸轮外轮廓在线检测装置(15a);凸轮外轮廓在线检测装置(15a)包括第一激光测量头(15-1)、第一直线电机(15-3)和第一直线电机驱动器(15_5)；第一直线电机(15-3)由其定子(15-3-1)固定设置在磨削机构(14)上；第一激光测量头(15-1)通过第一连接测量杆(15-7)固定设置在第一直线电机(15-3)的动子(15-3-2)上，由控制系统通过第一直线电机驱动器(15-5)控制第一直线电机(15-3)的动子(15-3-2)带动第一激光测量头(15-1)进行X向移动测量盘形外凸轮的外轮廓尺寸；第一激光测量头(15-1)与磨削机构(14)的砂轮磨头(14-4)的轴线相互平行； 第一激光测量头(15-1)与砂轮磨头(14-4)的轴线的基准间距为Lw，在所述盘形外凸轮的旋转角度为Θ i时，盘形外凸轮的安装轴线与砂轮磨头(14-4)的轴线的间距为Iui，盘形外凸轮端面与磨削工作台(14-1) Y轴线的间距为Ivi，在线测量的盘形外凸轮的外轮廓与第一激光测量头(15-1)的间距测量值为Ili,0° ( Θ j ^ 360 °，Θ i=360/n,i=l, 2,3......，η ;n为盘形外凸轮旋转一周的过程中同时检测Θ ,和Ili测量值的次数； 上述凸轮加工检测设备(I)的盘形外凸轮轮廓检测方法具有以下步骤: ①、由检测磨削装置(10)的在线检测装置(15)对盘形外凸轮外轮廓尺寸在线测量；第一激光测量头(15-1)的初始位置在X轴方向其直线电机定子X1处；使盘形外凸轮旋转I周以每个Θ i角度均分做“间歇旋转”运动，间歇旋转周期tl，在每个间歇旋转周期，第一激光测量头(15-1)同时在盘形外凸轮的轴向轮廓线上做快速往复运动进行测量；第一激光测量头(15-1)的往复直线运动的速度为3000毫米/分至10000毫米/分；第一激光测量头(15-1)在盘形外凸轮的轴向轮廓线上测量一次的时间为t3 ;所述间歇旋转周期tl ^ t3 ； ②、测量时以盘形外凸轮任意位置Θi为测量零点，测量使盘形外凸轮旋转I周以每个Θ i角度均分做旋转运动，在每个凸轮旋转过程，第一激光测量头(15-1)在盘形外凸轮的轴向轮廓线上做快速往复运动进行测量；第一激光测量头(15-1)测得此Θ i位置的I组Ilxj轴向外轮廓线数据，其中j为激光测量头在轴向轮廓线的采样次数，通过对每组数据“去极值”和“平均值”数据滤波最终得出该Θ i位置的Ili ； 通过上述方法测得盘形外凸轮外轮廓的每个Θ i角度位置的Ili,以及盘形外凸轮的安装轴线与砂轮磨头(14-4)轴线的间距坐标lui，可计算得出盘形外凸轮的外轮廓极坐标径向尺寸P1P i) =Iu^Lw-1li ;将所述的P从Θ J与要加工的盘形外凸轮的外轮廓极坐标径向尺寸P 1=p ( Θ )相比较，得出加工误差和加工余量。2.根据权利要求1所述的盘形凸轮轮廓检测方法，其特征在于:所述步骤①中的第一激光测量头(15-1)在盘形外凸轮的轴向轮廓线上测量一次的时间t3为0.12秒至2秒。3.一种盘形凸轮轮廓检测方法，由凸轮加工检测设备(I)对盘形凸轮的轮廓进行检测，所述的盘形凸轮为平面共轭凸轮；其特征在于:所述的凸轮加工检测设备(I)包括控制系统、机身(11 )、设置在机身(11)上的可沿X轴Y轴运动的工作台机构(12)、固定设置在工作台机构(12)上的凸轮旋转机构(13)和固定设置在机身(11)上的检测磨削装置(10);所述控制系统控制工作台机构(12)、凸轮旋转机构(13)和检测磨削装置(10)的动作；检测磨削装置(10)包括磨削机构(14)和在线检测装置(15); 磨削机构(14)包括砂轮磨头(14-4);在线检测装置(15)包括凸轮外轮廓在线检测装置(15a)和凸轮内轮廓在线检测装置(15b);凸轮外轮廓在线检测装置(15a)包括第一激光测量头(15-1)、第一直线电机(15-3)和第一直线电机驱动器(15-5);第一直线电机(15_3)由其定子(15-3-1)固定设置在磨削机构(14)上；第一激光测量头(15-1)通过第一连接测量杆(15-7)固定设置在第一直线电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建江，张建生，沈洪雷，庄志红，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32