[发明专利]一种桥壳圆度圆柱度检测装置工件轴线定位误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种桥壳圆度圆柱度检测装置工件轴线定位误差补偿方法，属于检测领域。本发明通过建立桥壳定位模型，在该模型上设置第1、2、3截面，通过第2、3截面对第1截面逐步修正。具体地，目标截面以O为基准对O₁所在的圆轮廓进行空间平移，进行轴线偏心补偿，得偏心矫正后的截面S₁，轴线L与S₁截面绕Z轴旋转θ角度，得到S₂截面；轴线L与S₂截面绕Y轴旋转α，使轴线L与Z轴重合，得到S₃截面；将S₃截面与轴线L绕Z轴回转‑θ，得到截面S₄。对S₄截面进行误差评定得剔除工件轴线定位偏心倾斜误差的真实圆度误差，并给出约束条件β。本发明可补偿由于工件轴线定位偏心以及工件轴线定位倾斜所引起的圆度误差和圆柱度误差，增加桥壳的检测精度，适应超精密加工要求。

技术领域

本发明涉及桥壳圆度圆柱度检测技术领域，特别涉及一种桥壳圆度圆柱度检测装置工件轴线定位误差补偿方法。

背景技术

桥壳是重型卡车底盘中的关键部件，轴向跨度近2m，圆度、圆柱度已成为影响产品质量及可靠性的关键因素。以往企业生产中针对桥壳表面圆度、圆柱度等形状误差主要采用人工百分表接触式检测，在检测前需校准百分表表杆与工件表面垂直度，精度无法保证，检测效率低，只能满足生产中抽样检测。

基于以上问题，本课题组研发了一种重卡桥壳的圆度、圆柱度检测装置，结构如图1所示，图中，1为传动模组，2为进给轴伺服电机，3为激光位移传感器，4为重卡桥壳，5为传感器夹具，6为V型支撑架，7为旋转轴伺服电机。该测量装置中，重卡桥壳4由两个V型支撑架6支撑；重卡桥壳4置于两个V型支撑架6后，装置中的旋转轴伺服电机7带动激光位移传感器3周向旋转，进给轴伺服电机2带动激光位移传感器3轴向移动；在激光位移传感器3周向旋转与轴向移动的过程中完成重卡桥壳圆度与圆柱度的检测。然而，在精密检测和超高精密检测中，影响误差精度的因素主要来源于以下几点：(1)组成检测仪器的各部分构件精度，如机械模组重复定位精度，移动精度。(2)测量传感器与被检测工件的相对定位误差(3)检测仪中由各机械零件的加工工艺及制造精度等产生的误差。

以上三点误差因素中的第(2)点，在理想状态下激光位移传感器的激光束(轴线)应通过检测截面圆心，传感器轴线应与桥壳轴线垂直，即垂直于桥壳轮廓表面。实际检测应用中因传感器安装误差及检测工装设备受机械加工工艺影响，难以保证上述误差因素完全消除而会对桥壳圆度误差检测结果造成较大干扰。传感器轴线不通过被测截面圆心会产生偏心误差，传感器轴线若不垂直于桥壳轴线，倾斜某一夹角照射桥壳轮廓表面，会产生轴线倾斜误差。由激光位移传感器采集到的截面轮廓数据将融入一定的椭圆形貌特征，导致检测截面数据失真，无法反应被测截面的真实形状误差，影响圆度、圆柱度等形状误差检测精度及误差评价结果。以图1中显示的本课题组研发的重卡桥壳的圆度、圆柱度自动检测装置为例：由于左右两个V型支撑架6不可能做到高度完全相同，两个V型支撑架6的轴线也不可能与激光位移传感器3周向旋转轴完全重叠。就是由于这些机械误差，激光位移传感器与被检测工件发生相对定位误差，传感器相对桥壳定位的安装位置误差，该误差包括桥壳轴线定位偏心误差及桥壳轴线定位倾斜误差。

误差影响因素中的第(3)点，检测仪组成零件受机械加工工艺及制造精度的限制很难达到理想要求，如保证传感器轴线垂直于桥壳轴线的工装夹具位置公差，桥壳放置基础的平面度等等。此类形位公差经过累计最终影响第(2)点误差因素的传感器与桥壳的相对位置关系，反应在传感器偏心以及轴线倾斜上。所以提高检测仪形状误差测量精度需要解决的最重要问题是剔除传感器轴线偏心及倾斜产生的误差对检测数据的影响，从而反应被测截面的真实形状误差。实现传感器轴线偏心倾斜误差补偿对提高被测工件形状误差检测精度及其误差评价的准确性有重要意义。