长直分段内孔用镗销加工装置及加工方法
阅读说明：本技术 长直分段内孔用镗销加工装置及加工方法 (Boring pin machining device and method for long and straight segmented inner hole ) 是由 杨振 胡小才 邓啸尘 张�浩 杨文明 刘北英 丁振烜 邢峰 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种长直分段内孔用镗销加工装置,包括：安装在固定段中的中间支撑；穿过第一加工段、中间支撑和第二加工段的镗杆；安装在镗杆上,并位于第一加工段的第一镗刀架；安装在第一镗刀架上的第一镗刀；安装在第一镗刀架上,用于调节第一镗刀径向位置的第一调节机构；安装在镗杆上,并位于第二加工段的第二镗刀架；安装在第二镗刀架上的第二镗刀；安装在第二镗刀架上,用于调节第二镗刀径向位置的第二调节机构；安装在所述中间支撑上,用于调节所述镗杆径向位置的第三调节机构。能够实现大型长直分段内孔的高精度自动镗销加工。(The invention discloses a boring pin processing device for a long and straight subsection inner hole, which comprises: an intermediate support mounted in the fixed section; the boring bar penetrates through the first machining section, the middle support and the second machining section; the first boring tool rest is arranged on the boring bar and is positioned at the first processing section; the first boring cutter is arranged on the first boring cutter frame; the first adjusting mechanism is arranged on the first boring cutter frame and used for adjusting the radial position of the first boring cutter; the second boring cutter frame is arranged on the boring rod and is positioned at the second processing section; the second boring cutter is arranged on the second boring cutter frame; the second adjusting mechanism is arranged on the second boring cutter frame and used for adjusting the radial position of the second boring cutter; and the third adjusting mechanism is mounted on the middle support and used for adjusting the radial position of the boring bar. The high-precision automatic boring and pin machining of the large long and straight segmented inner hole can be realized.)
技术领域
本发明涉及长直分段内孔用镗销加工领域。
背景技术
大型长直分段内孔在工业实际中广泛存在，典型的如船舶分段尾轴管等。这类孔的加工常采用镗销的方法，但由于加工环境恶劣且加工难度较大，传统镗销加工过程往往通过人工测量和修正，并且是间歇性加工，使得加工精度和效率极低。如何实现加工过程的自动测量和自动修正，改善作业环境，提高加工效率和精度，成为大型长直分段内孔加工领域中需要解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长直分段内孔用镗销加工装置及方法，实现大型长直分段内孔的高精度自动镗销加工。
实现上述目的的技术方案是：
一种长直分段内孔用镗销加工装置，安装于长直分段内孔，长直分段内孔包括固定段，以及连接所述固定段两端的第一加工段和第二加工段，所述自动镗销加工装置包括：
安装在所述固定段中的中间支撑；
穿过第一加工段、中间支撑和第二加工段的镗杆；
安装在所述镗杆上，并位于所述第一加工段的第一镗刀架；
安装在所述第一镗刀架上的第一镗刀；
安装在所述第一镗刀架上，用于调节所述第一镗刀径向位置的第一调节机构；
安装在所述镗杆上，并位于所述第二加工段的第二镗刀架；
安装在所述第二镗刀架上的第二镗刀；
安装在所述第二镗刀架上，用于调节所述第二镗刀径向位置的第二调节机构；以及
安装在所述中间支撑上，用于调节所述镗杆径向位置的第三调节机构。
优选的，所述第一调节机构和第二调节机构采集第一位移数据，并通过数据采集卡传输给上位机；所述上位机根据第一位移数据计算得到加工孔圆度误差，再根据加工孔圆度误差，经由所述采集卡控制所述第一调节机构和第二调节机构调节所述第一镗刀和所述第二镗刀的径向位置；
所述第三调节机构采集第二位移数据，并通过数据采集卡传输给上位机；所述上位机根据第二位移数据计算得到所述镗杆在所述中间支撑安装位置处的挠度值和弯曲方向，再根据挠度值和弯曲方向，经由所述采集卡控制所述第三调节机构调节所述镗杆径向位置。
优选的，所述第一调节机构包括：
安装在所述第一镗刀架上，电连接所述数据采集卡的第一电机；
安装在所述第一镗刀架上，电连接所述数据采集卡的第一位移传感器；以及
由所述第一电机驱动，用于调节所述第一镗刀径向位置的第一螺杆机构；
所述第二调节机构包括：
安装在所述第二镗刀架上，电连接所述数据采集卡的第二电机；
安装在所述第二镗刀架上，电连接所述数据采集卡的第二位移传感器；以及
由所述第二电机驱动，用于调节所述第二镗刀径向位置的第二螺杆机构；
所述第三调节机构包括：
安装在所述中间支撑上，并分别与所述数据采集卡电连接的第三位移传感器、第四位移传感器、第三电机和第四电机；以及
由所述第三电机和第四电机驱动，用于调节所述镗杆径向位置的调整机构。
优选的，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均为自带控制器的电机。
优选的，所述第三电机、所述第四电机、所述第三位移传感器和所述第四位移传感器在所述中间支撑侧面上沿周向分别呈°排列安装。
优选的，所述第一加工段端部开设有孔内外间的数据接口，
所述第一加工段的镗杆套有第一滑环；
所述第二加工段的镗杆套有第二滑环；
所述数据采集卡连接数据接口，数据接口通过穿过第一滑环和第二滑环的连接线分别与第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器连接。
优选的，所述连接线由所述镗杆上的通孔进入镗杆内部。
本发明的基于上述镗销加工装置的加工方法，包括：
S11：上位机接收所述第三位移传感器和所述第四位移传感器的第二位移数据；
S12：上位机根据第二位移数据计算得到所述镗杆在所述中间支撑安装位置处的挠度值和弯曲方向；
S13：上位机根据挠度值和弯曲方向控制所述第三电机、所述第四电机动作，使得所述镗杆沿径向向弯曲方向的反方向移动，移动距离等于挠度值；
S14：上位机重复第S11、S12步骤，判断所述镗杆的弯曲挠度值是否满足预定的要求，如果否，返回执行S13步，如果是，执行下述步骤；
S15：上位机控制所述第三电机和所述第四电机自锁；
S16：上位机发送信号表示镗杆可运转；
S17：上位机接收所述第一位移传感器和所述第二位移传感器的第一位移数据；
S18：上位机利用第一位移数据，根据点图法和最小二乘圆法计算加工孔圆度误差；
S19：上位机根据步骤S18中的计算结果和预定的精度指标，判断加工孔圆度误差是否超差，如果是，分别控制所述第一电机、所述第二电机动作，调整所述第一镗刀、所述第二镗刀的径向位置，并返回S17步继续执行；如果否，上位机根据所述第一镗刀架、所述第二镗刀架当前所处的位置判断是否需要继续进刀，如果需要进刀，则发出进刀信号，并控制所述第一电机器、所述第二电机自锁，如果不需要进刀，则控制所述第一电机、所述第二电机退刀。
本发明的有益效果是：本发明通过实时监测镗杆弯曲挠度和刚加工孔的圆度误差，并通过应用所述的控制时序，能够实现大型长直分段内孔的高效且高精度的镗销加工。
附图说明
图1是本发明的长直分段内孔用镗销加工装置的结构图；
图2是本发明中中间支撑侧视结构图；
图3是本发明中控制部分结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1-3，本发明的长直分段内孔用镗销加工装置，安装于长直分段内孔，长直分段内孔包括固定段3(不加工孔段)，以及连接固定段3两端的第一加工段1和第二加工段2，自动镗销加工装置包括：中间支撑5、镗杆4、第一镗刀架6、第一镗刀8、第一调节机构、第二镗刀架7、第二镗刀9、第二调节机构、第三调节机构。
中间支撑5安装在固定段3中。镗杆4穿过第一加工段1、中间支撑5和第二加工段2。第一镗刀架6安装在镗杆4上，并位于第一加工段1。第一镗刀8安装在第一镗刀架6上。第一调节机构安装在第一镗刀架6上，用于调节第一镗刀8径向位置。第二镗刀架7安装在镗杆4上，并位于第二加工段2。第二镗刀9安装在第二镗刀架7上。第二调节机构安装在第二镗刀架7上，用于调节第二镗刀9径向位置。第三调节机构安装在中间支撑5上，用于调节镗杆4径向位置。
第一调节机构和第二调节机构采集第一位移数据，并通过数据采集卡22传输给上位机21；上位机21根据第一位移数据计算得到加工孔圆度误差，再根据加工孔圆度误差，经由采集卡22控制第一调节机构和第二调节机构调节第一镗刀8和第二镗刀9的径向位置。
第三调节机构采集第二位移数据，并通过数据采集卡22传输给上位机21；上位机21根据第二位移数据计算得到镗杆4在中间支撑5安装位置处的挠度值和弯曲方向，再根据挠度值和弯曲方向，经由采集卡22控制第三调节机构调节镗杆4径向位置。
上述的径向位置指相对于固定段3的径向位置。
第一调节机构包括：第一电机10、第一位移传感器14、第一螺杆机构。第一电机10安装在第一镗刀架6上，电连接数据采集卡22。第一位移传感器14安装在第一镗刀架6上，电连接数据采集卡22。第一螺杆机构由第一电机10驱动，用于调节第一镗刀8径向位置。
第二调节机构包括：第二电机11、第二位移传感器15、第二螺杆机构。第二电机11安装在第二镗刀架7上，电连接数据采集卡22的第二电机11；第二位移传感器15安装在第二镗刀架7上，电连接数据采集卡22。第二螺杆机构由第二电机11驱动，用于调节第二镗刀9径向位置。
第三调节机构包括：第三位移传感器16、第四位移传感器17、第三电机12和第四电机13。
第三位移传感器16、第四位移传感器17、第三电机12和第四电机13安装在中间支撑5上，并分别与数据采集卡22电连接。调整机构由第三电机12和第四电机13驱动，用于调节镗杆4径向位置。第一螺杆机构、第二螺杆机构和调整机构均采用现有技术中常用机构，如涡轮蜗杆升降机、丝杆升降机、滚珠丝杆螺母机构等，实现第一镗刀8、第二镗刀9和镗杆4的调节。
第一电机10、第二电机11、第三电机12和第四电机13均为自带控制器的电机。第三电机12、第四电机13、第三位移传感器16和第四位移传感器17在中间支撑5侧面上沿周向分别呈90°排列安装。
第一加工段1端部开设有孔内外间的数据接口20，第一加工段1的镗杆4套有第一滑环18；第二加工段2的镗杆4套有第二滑环19；数据采集卡22连接数据接口20，数据接口20通过穿过第一滑环18和第二滑环19的连接线分别与第一电机10、第二电机11、第三电机12、第四电机13、第一位移传感器14、第二位移传感器15、第三位移传感器16和第四位移传感器17连接。连接线由镗杆4上的通孔进入镗杆4内部，见图1。
本发明的镗销加工装置的加工方法，包括下列步骤：
S11：上位机21接收第三位移传感器16和第四位移传感器17的第二位移数据；
S12：上位机21根据第二位移数据计算得到镗杆4在中间支撑5安装位置处的挠度值和弯曲方向；
S13：上位机21根据挠度值和弯曲方向控制第三电机12、第四电机13动作，使得镗杆4沿径向向弯曲方向的反方向移动，移动距离等于挠度值；
S14：上位机21重复第S11、S12步骤，判断镗杆4的弯曲挠度值是否满足预定的要求，如果否，返回执行S13步，如果是，执行下步骤；
S15：上位机21控制第三电机12和第四电机13自锁；
S16：上位机21发送信号表示镗杆4可运转；
S17：上位机21接收第一位移传感器14和第二位移传感器15的第一位移数据；
S18：上位机21利用第一位移数据，根据点图法和最小二乘圆法计算加工孔圆度误差；
S19：上位机21根据步骤S18中的计算结果和预定的精度指标，判断加工孔圆度误差是否超差，如果是，分别控制第一电机10、第二电机11动作，调整第一镗刀8、第二镗刀9的径向位置，即：调整第一镗刀8、第二镗刀9的切削用量，并返回S17步继续执行；如果否，上位机21根据第一镗刀架6、第二镗刀架7当前处的位置判断是否需要继续进刀，如果需要进刀，则发出进刀信号，并控制第一电机器10、第二电机11自锁，如果不需要进刀，则控制第一电机10、第二电机11退刀。
综上，通过四个位移传感器实时监测镗杆弯曲挠度和刚加工孔的圆度误差，并通过控制程序对测量信息进行数据解算和向电机控制器输出动作信息，最终控制镗杆的径向移动抵消挠度的影响和镗刀的切削量减小圆度误差，达到高效和高精度镗销加工的目的。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
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