回转支承套圈圆度误差的自动检测与校正

    针对上述问题, 提出了一种回转支承套圈圆度误差自动检测与校正方案。利用 PLC 控制伺服电机、伺服液压缸以及其它输入输出元件, 实现检测与校正的自动化[1]; 套圈圆度误差检测采用光纤传感器自动检测方案, 可高效地确定套圈短轴位置; 采用 4点加力校正, 减轻了传统 2 点加力校正时回转支承套圈的应力集中状况; 校正时采用压板限制回转支承套圈平面方向翘曲变形。

    1 圆度误差自动检测与校正的功能要求

    回转支承的加工工艺路线为: 冷碾—粗加工(含齿形加工)—热处理—校正—精加工—装配。根据工艺路线, 要求在校正后, 回转支承套圈的圆度误差≤0.3 mm, 平面度误差≤0.1 mm。

    由上述可知, 要求回转支承套圈圆度误差自动检测与校正设备能检测出回转支承套圈内外圈的圆度误差, 并精确控制校正变形量, 限制平面方向翘曲变形。

    2 圆度误差的自动检测

    回转支承套圈圆度误差自动检测原理如图 1 所示。检测机构主要由回转支承套圈 1、光电传感器 2、转动立辊 3 和加力装置 4 组成。

    以回转支承套圈外圆检测为例。如图 1 所示, 3个转动立辊由伺服电机、滚珠丝杆以及滚动导轨带动, 可以沿回转支承套圈径向前后移动。改变 3 个立辊座的位置, 可实现 3 个转动立辊撑紧回转支承套圈的内圆面, 利用张紧力产生的摩擦力带动回转支承套圈转动。因为校正前回转支承套圈圆度误差较大(最大可达 12 mm ), 所以在其中 1 个转动立辊上装有张紧弹簧, 实现浮动张紧。光纤传感器位于回转支承套圈的外圆侧面, 检测回转支承套圈外圆面与光纤传感器的距离, 并将检测出的数据转换为数字信号与 PLC 实时通讯。

    光纤传感器与校正机构呈 90 °垂直布局, 当回转支承套圈外圆最低点对准光纤传感器时, 最高点,也就是回转支承套圈椭圆长轴恰好对准校正机构加力轴线。回转支承套圈转动 1 圈后, PLC 通过数据比较算法可以确定回转支承套圈椭圆的短轴位置 (最低点), 以及短轴与光纤传感器位置关系。并在回转支承套圈转动第 2 圈, 短轴第 2 次对准光纤传感器时, 发送紧急停止信号给转动立辊的驱动马达。这样, 回转支承套圈停止转动时, 其椭圆长轴自动对准校正机构加力对称轴线。

    光纤传感器精度可达到 0.000 5 mm[2,3]。考虑到校正后回转支承套圈圆度误差要求为≤0.3 mm, 因此, 检测精度可以满足要求。

    3 圆度误差的校正方案

    3.1 加力方案