确定加工轴线的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种借助有能力测量工件表面一些点空间位置的测量设备，确定可旋转的工件毛坯，尤其曲轴加工轴线位置的方法，该工件毛坯有通过材料切削进行加工的工件区和保持不加工的工件区，以及它的理论质量分布是已知的。
【背景技术】
[0002]由DE2823219C2已知一种借助平衡定心机测量规定用于旋转的工件惯性轴位置的方法。在这里，工件以由其几何形状预定的初始位置安装在机器中并绕安装座的旋转轴线旋转。在工件旋转期间，测量存在的不平衡度以及确定工件的惯性轴关于已有的旋转轴线的位置。在另一个步骤中将工件的支承改变为，使提供的旋转轴线与惯性轴一致。然后，在此位置，在工件上施加定心孔或安置类似的定心装置，它们在接着的加工过程中用作工件的安装座。
[0003]由EP0268724B1已知一种平衡地定心部分要切削加工的工件，尤其曲轴的方法，在此方法中，在加工前为了减小不平衡度工件的旋转轴线横向移动，以及设置规定平衡的中心位置的定心孔。在这里，为了确定工件横向移动的大小和方向，忽视通过要加工的工件区引起的不平衡度，而仅顾及保持不加工的工件区引起的不平衡度。因此基于工件和定心孔固定的旋转轴线的横向移动，仅关于保持不加工的工件部分平衡地运行。因为工件加工定位在通过定心孔规定的旋转轴线上，所以达到预平衡。在这里，保持不加工的工件区通过对准工件表面选出的各个参考点的传感器，测量在此工件区内存在的外形并输入计算机，计算机将此实际形状与理想工件的额定形状相比较，以及根据实际形状与额定形状之间当时的差异并在考虑规定的材料余量的情况下计算工件位移。这种已知的方法需要很复杂的测量设备，为的是能具有所需精度地测量保持不加工的工件区。
[0004]此外由EP2184595A1还已知一种确定在曲轴内钻孔形成的定心孔位置的方法，在此方法中，测量曲轴的外表面并获知三维形状数据，以此形状数据为基础假设曲轴内定心孔的位置，以此定心孔位置的假设为基础作为参考量模拟曲轴预定的加工，并确定曲轴按照模拟加工达到的形状。接着，在平衡判定步骤中检验，曲轴按模拟加工后所达到形状的不平衡度是否处于预定的许可范围内，以及当不平衡度处于许可的范围内时，在定心孔判定步骤中确定定心孔假设的位置作为适用的钻孔位置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种前言所述类型的方法，它能准确地确定用于规定工件毛坯加工轴线的定心点，从而导致被加工的工件毛坯有最小的不平衡度。此外，这种方法应能简便和快速地实施，以及为了实施所述方法应不需要复杂而昂贵的设施。应能在短的时间内实现工件毛还定心点的确定。
[0006]此外，本发明的目的是提供一种用于实施所述方法有利的设备。
[0007]提出的有关方法方面的目的通过权利要求1所述特征达到。在权利要求2至8中说明本方法有利的进一步发展。
[0008]有关设备方面的目的通过权利要求9所述特征达到。在权利要求10至18中说明设备有利的设计。
[0009]按本发明，用于借助有能力测量工件表面一些点空间位置的测量设备确定可旋转的工件毛坯加工轴线端侧定心点位置的方法，该工件毛坯有通过材料切削进行加工的工件区和保持不加工的工件区，以及它的理论质量分布是已知的，方法包括下列步骤:
[0010]将参考工件安装在测量设备的插入位置内，
[0011]借助测量设备测量参考工件保持不加工的表面区许多点相对于在测量设备内规定的不平衡基轴的位置，
[0012]将所测得的参考工件保持不加工的表面区许多点的位置数据作为参考件部分表面储存在计算机的数据存储器内，
[0013]从测量设备取出参考工件，
[0014]将工件毛坯安装在测量设备的插入位置内，
[0015]借助测量设备测量工件毛坯保持不加工的表面区许多点的位置，
[0016]将所测得的工件毛坯保持不加工的表面区许多点的位置数据作为毛坯部分表面储存在计算机的数据存储器内，
[0017]根据储存的位置数据，计算由毛坯部分表面与参考件部分表面之间的差异造成的相对于不平衡基轴的不平衡作用，
[0018]通过假设的有理论质量分布的工件主惯性轴的位置表达不平衡作用，以及，
[0019]通过给主惯性轴位置添加补偿量(offset)计算工件毛坯的加工轴线。
[0020]所述补偿量首先可假设为零值，然后借助所测得的多个有按本方法确定的加工轴线加工制成的成品工件相对于被加工的工件轴线的不平衡度，经验确定所述补偿量并储存在计算机内。优选地，加工轴线的位置可以通过定心点的位置表达，这些定心点作为加工轴线通过工件毛坯垂直于不平衡基轴定向的端侧表面的贯穿点被计算。
[0021]经验确定的补偿量考虑到参考工件关于或涉及在测量设备内规定的不平衡基轴的不平衡度，以及考虑到工件毛坯通过接着的用按本发明规定的加工轴线加工发生的变化，所述补偿量抵消这些不利影响，以减小完成加工的工件的不平衡度。
[0022]按本发明方法的优点在于，能提供非常准确的结果，因为在使用相同的测量方法测量时只有少量彼此不同的测量对象，亦即参考工件和工件毛坯，以及相互比较测量时获得的这两个测量对象的位置数据，在这种情况下，在进一步的计算中只计入所获得的这些位置数据之间的差异。基于位置数据的比较，补偿了通过测量过程引起的影响和基于此影响的测量值失真及零点偏移，因此可忽略不计对测量精度的影响。此外，因为参考工件和工件毛坯只通过处于通常制造公差范围内的差异彼此区别，所以位置数据的比较提供较小的差值，从而测量时出现的不精确度也只会在很低的程度上造成影响。
[0023]在实际工作中充分证明，按本发明的方法导致有利的结果。它在用于平衡成品工件的终端平衡机上产生小的分散范围。测量设备只须直线测量并提供在参考工件和在工件毛坯上相同测量位置可再现的测量值。测量值绝对量较小的差异只起微小的作用，从而使测量设备如其为了计算工件体积所需要的那样的精确校准不再是必需的。许多测量点求平均值进一步降低对测量设备的精度要求。因此可以为本方法使用便宜的测量设备，例如按激光断面法工作的3D测量系统。
[0024]按本发明另一项建议，不平衡作用的计算以下述方式进行:选择参考件部分表面一些离散的参考点，对于每个离散的参考点确定基于毛坯部分表面与参考点之间的差异的部分不平衡作用，以及通过累加所有参考点的部分不平衡作用确定总的不平衡作用。以此方式可以保持小的计算工作量和简化计算过程。
[0025]按本发明另一种有利的进一步发展可在于，在假设毛坯部分表面与参考点之间小理论差异的情况下，确定选择的离散的每个参考点理论的部分不平衡作用，并作为参考点的影响系数储存；以及，离散的每个参考点实际的部分不平衡作用，通过参考点的影响系数与测得的毛坯部分表面与参考点之间的差异相乘确定。
[0026]以此方式，在测量参考工件并储存毛坯部分表面后，可以预先对离散的每个参考点计算参考点的影响因素，从而在接着确定工件毛坯的不平衡作用时，只是再将在参考点测得的差异与相关的影响系数相乘。以此方式大幅度降低在测量工件毛坯的毛坯部分表面后的计算工作量。
[0027]按本发明，离散的每个参考点理论的部分不平衡作用，表达作为假设有理论质量分布的工件主惯性轴的位置差异，例如表达为在定心平面内主惯性轴偏心率的改变。于是各参考点部分不平衡作用之和直接导致确定主惯性轴的位置，这一位置可以只是再通过添加经验确定的补偿量进行校正。
[0028]作为参考工件可以从一系列要测量的同类工件毛坯中选择任意一个工件毛坯。然而有利的是，作为参考工件选择这样一个工件毛坯，在此工件毛坯中保持不加工工件区的形状处于制造引起的形状差异的中间。由此使参考件部分表面与要测量的工件毛坯的毛坯部分表面之间的差异保持为较小，这有益于提高定心点确定的精度。此外有利的是，由原始不平衡度很小的工件毛坯制成参考工件。
[0029]按本发明为了制造参考工件，可以在选出的工件毛坯中通过