主轴定心机构(18)调节顶杆(19)底座(20)固定支架
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，首先将机床初步吊装并固定于被加工零件孔内，使机床加工主轴与被加工孔轴线大体一致并固定。其次，安装包括主轴及主轴驱动装置Z100、主轴定心调整装置Z201和主轴定心调整装置Z202、主轴位置检测装置Z300、刀架轴向进给装置Z400、刀架径向进给装置Z500以及综合控制系统Z600等。
[0026]然后确立基准轴线。本发明采用两种基准轴线确立方法:一种是采用标准环方法，由两个或多个标准环中心所确定的联合轴线作为基准轴线；这种方法，其中标准环也可以采用预先设置的工艺基准面替代，即基准轴线是由工艺基准面或工艺基准面与标准环组合所确立的联合轴线。另一种是水平测量仪与标准环组合以确定基准轴线的方法:过标准环中心且与水平面垂直的轴线是机床主轴基准轴线；这种方法，其中标准环也可以采用工艺基准面替代，即过工艺基准面中心且与水平面垂直的轴线是机床主轴基准轴线；图1所示的基准轴线确立方法，是采用第一种方法:由一个标准环(8)和一个工艺基准面(16)组合，它们的联合轴线作为基准轴线。现场加工应用中，标准环或工艺基准面需要根据用户要求，被加工孔现场加工条件和特点，专门设计和制作，在安装固定过程，需要精确调节以达到技术要求。
[0027]基准轴线确定后，进行加工机床主轴位置自动检测。以图1所示的方法为例，首先扫描检测标准环(8)内孔表面，采集表面位置检测数据。扫描检测由刀架轴向进给装置Z400提供轴向进给运动、刀架径向进给装置Z500提供径向进给运动以及主轴及主轴驱动装置ZlOO提供轴向旋转运动，由控制系统Z600驱动控制安装在刀架进给机构上的主轴位置检测装置Z300进行表面扫描检测。其次，扫描检测工艺基准面(16)，采集表面位置检测数据。然后，扫描检测完成后，控制系统Z600将根据采集的检测数据，分析计算由标准环或工艺基准面所确立的基准轴线位置，判断当前机床主轴位置和偏差。
[0028]通过机床主轴位置自动检测，获得机床主轴与基准轴线位置偏差大小和方向后，实施主轴位置自动调整、定位。主轴位置自动调整、定位由主轴两端的主轴定心调整装置Z201和主轴定心调整装置Z202执行。首先，控制系统Z600根据扫描检测后，判断当前机床主轴位置和基准轴线的偏差大小和方向，发出位置调整驱动指令。其次，分别驱动机床主轴两端的主轴定心调整机构(5)和主轴定心调整机构(17)，通过相应调节顶杆(4)和调节顶杆(18)的伸缩，使定心调整机构所在的轴承座，产生相应位移；由于定心调整机构轴承座配置有不少于3套可以伸缩的调节顶杆，因而可以产生各种方向的位移，由主轴两端的定心调整机构配合，从而使机床主轴在一定空间范围产生位移、偏转。然后，根据需要，重复上述主轴位置自动检测过程，若机床主轴与基准轴线位置偏差大小和方向未达到技术要求，继续实施主轴位置自动调整、定位，直到符合技术要求。
[0029]机床主轴自动检测、调节、定位完成后，可实施零部件的调试、维护、加工、修理、检测等作业。
【主权项】
1.一种现场加工机床主轴自动定位技术，其特征是采用该技术的机床由主轴及主轴驱动装置、主轴定心调整装置、主轴位置检测装置、刀架径向和轴向进给装置，控制系统等组成，机床初步吊装固定于被加工零件后，能完成机床主轴轴线与所要求轴线相对位置检测，计算出轴线偏差并自动调整机床轴线位置，并自动紧固。2.根据权利要求1现场加工机床主轴自动定位技术，其特征在于采用标准环轴线或联合轴线来确定现场加工基准轴线，标准环是根据被加工孔要求、加工条件和特点，专门设计和制作的精密圆环，标准环可以采用一对或者多个，安装固定于被加工孔两端指定位置，用以确立被加工孔零件现场安装、检修、调节和加工时的基准轴线。3.根据权利要求2所述标准环，其特征可以是预先加工制造的各种精密工艺圆环，根据现场加工条件以及各种加工操作要求精确安装于零件指定内孔轴线上，也可以是现场加工零件预先设置的作为定位基准的其他工艺基准面，或者是现场加工主轴定位技术实施前首先在现场零件上或零件周边加工设置的工艺表面。4.根据权利要求1现场加工机床主轴自动定位技术，其特征在于还可以配置一个水平测量仪配合标准环或工艺基准面，构成现场加工基准轴线；水平测量仪安装于机床主轴指定位置，用于调整机床主轴轴线垂直于水平面的同时，与标准环配合使得现场安装、检修、调节、加工、操作时机床主轴轴线与所要求的基准轴线一致。5.根据权利要求3所述标准环或工艺基准面，其特征还可以是设置一个或多个，分别安装固定于被加工孔轴线指定位置；当采用多个标准环时，基准轴线是各标准环联合中心确定的轴线；当采用一个标准环或工艺基准面时，以该标准环或工艺基准面确定基准轴线某点中心，再配合权利要求4所述水平测量仪，确定主轴基准轴线位置。6.根据权利要求1现场加工机床主轴自动定位技术所述主轴位置检测装置，其特征在于机床主轴轴线相对位置是通过检测标准环或工艺基准面实现；或者通过检测一个标准环或工艺基准面，配合水平测量仪实现；采用激光或其他位置传感器扫描检测标准环或工艺基准面，采集数据并分析计算标准环或工艺基准面所确立的联合轴线，从而获得机床当前主轴的相对位置。当采用一个标准环或工艺基准面配合水平测量仪时，扫描检测并采集标准环或工艺基准面数据，分析计算标准环或工艺基准面中心，水平仪测量主轴与水平面的垂直度，从而获得机床主轴的相对位置。7.根据权利要求6所述主轴位置检测装置，其特征在于主轴位置检测装置是安装在刀架径向和轴向进给装置上，控制系统可以驱动其沿径向调整检测位置，沿轴向产生进给移动，实现对标准环或工艺基准面的扫描检测，也可以对被加工孔表面进行扫描检测。8.根据权利要求1现场加工机床主轴自动定位技术所述主轴定心调整装置，其特征在于主轴定心调整装置由轴两端的定心调整装置Z201和定心调整装置Z202组成，定心调整装置包括定心调整机构和驱动控制，其中定心调整机构均配置有轴承座，可控制轴承座位移，当机床主轴轴线与所要求基准轴线的相对位置产生偏差时，由控制系统驱动定心调整装置，使机床主轴在一定空间范围位移或偏转，实现机床主轴调节、定位。9.根据权利要求8所述主轴定心调整机构，其特征在于定心调整机构均配置有轴承座，轴承座径向端配置有不少于3套可以伸缩的调节顶杆，当机床主轴轴线与所要求基准轴线的相对位置产生偏差时，根据偏差大小和方向由控制系统给出修正指令，通过定心调整装置驱动定心调整机构，使其上的调节顶杆伸缩，修正加工轴线位置，实现加工轴线自动定位。10.根据权利要求1现场加工机床主轴自动定位技术所述刀架径向和轴向进给装置，其特征在于径向进给机构通过进给滑套安装在主轴上，径向进给机构由独立的电机和传动丝杆螺母副驱动，实现径向进给；轴向进给机构安装于主轴一端，通过安装于主轴一侧凹槽内的传动丝杆，带动进给滑套及其上的径向进给机构沿主轴作轴向移动，实现轴向进给。
【专利摘要】本发明涉及一种现场加工机床主轴自动定位技术，可实现机床装备安装调试过程中主轴的自动检测、调节、定位和紧固。本发明采用两种基准轴线确立方法：一种是采用标准环或工艺基准面方法，由两个或多个标准环或工艺基准面中心所确定的联合轴线作为基准轴线，另一种是水平测量仪与标准环或工艺基准面组合以确定基准轴线的方法；通过扫描检测标准环或工艺基准面，采集数据并分析计算出基准轴线位置来判断机床主轴位置和偏差；设计由多套可以伸缩的调节顶杆驱动定心调整机构所在轴承座产生位移的主轴位置自动调整、定位装置，实现主轴位置自动调整、定位。可应用于水电站、核电站、舰艇、船舶，采矿等领域的大型机床装备和零部件的安装、使用、调试、维护、加工、修理、检测等作业，也可扩展应用于一般孔类零件加工及和各种操作过程中的主轴自动定位。
【IPC分类】B23B19/02
【公开号】CN105057711
【申请号】CN201510540701
【发明人】张国根, 傅惠南
【申请人】佛山新成洪鼎机械技术有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月24日