发动机凸轮轴检测方法综述

    广州威而信精密仪器有限公司研制了基于计算机为检测、处理核心的L系列凸轮轴测量仪,它可以实现对凸轮轴加工质量的高效、高精度检测,从而对凸轮轴磨床的磨削工艺进行实时监控。

    1 凸轮轴测量仪的工作原理

    凸轮轴的测量是二维测量系统。目前凸轮轴测量仪的分度装置大都采用圆光栅编码测量系统,线值装置采用直线光栅测量系统。凸轮轴测量仪的原理框图[1]如图1所示:由计算机发出的控制信号启动直流同步电机旋转,由驱动机构带动检测凸轮轴转动,通过Y轴圆光栅传感器,X轴直线光栅传感器分别将凸轮轴的角位移、径向、轴向位移转换成明暗条纹的光强变化信号,经光电转换电路转换成电压信号,再经前置放大和整形滤波,形成角度脉冲和径向位移脉冲经A/C计数板送入计算机。经计算机处理后,就获得了每个凸轮轮廓对应于各个转角的径向测量值(升程)。应用计算机控制技术,凸轮测量仪的机械运动、测量数据的采集和处理均可由计算机自动控制完成。

    应特别强调:测量凸轮时,测头的形状应与凸轮机构中的从动件的形状一致,这样才能更好的模拟凸轮机构的实际工作情况,使测量出的凸轮升程值准确反映凸轮机构从动件的工作位移和运行规律。

    2 定位基准的检测

    在凸轮轴加工过程中,通常借助凸轮轴端面的键槽或定位孔作为角度基准来完成后续的加工工序,因此在凸轮轴测量时需要确定凸轮轴端面的键槽或定位孔的中心位置)))定位基准。键槽的中心位置以通过测量柱形键销(要求与键槽紧密配合)的中心位置获得;当定位基准是凸轮轴端面的定位孔时,可以通过测量定位销(要求与定位孔紧密配合)的中心位置获得定位孔的中心位置。按设计要求,应当选用测头为球型测头,由于测头(球)与定位销(圆柱)是点与线的接触,其中心位置不易找准,致使测量中出现了数据不稳定,重复性不好的情况。通过多种方法试验,也没有取得满意的效果。定位销中心位置的测量,一度成为凸轮相位角度测量中的赖手问题。

    通过进一步的分析可知,定位销虽不在凸轮轴的旋转中心,但当被测凸轮轴以其旋转中心转动时,定位销的运动轨迹是凸轮轴的同心圆,这样,随着测头与定位销接触点位置的不断改变,测头将产生相应位移(升降),因此,可以把定位销看成是凸轮轴上的一个凸轮,这个凸轮的/桃尖0)))定位销中心的位置,则可按求解凸轮测量起点转角类似的数据处理方法,用/敏感点法0[2]予以求解,从而解决了定位销中心位置的测量问题。