CN111702625B - 一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置及其方法 - Google Patents

一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置及其方法，其中装置包括安装在发电机轴上的定位合轴机构；在所述定位合轴机构之间安装有轴向进给机构、径向进给机构、周向旋转机构、磨削机构；所述磨削机构用于对冷焊后的风电发电机轴颈进行磨削，以使风电发电机轴颈恢复原来标准尺寸；所述轴向进给机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的轴向进行磨削；所述径向进给机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的径向进行磨削；所述周向旋转机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的周向以往复旋转125°的方式完成轴的周向磨削；所述定位合轴机构用于使磨削装备与发电机轴完成合轴。本发明装置生产效率高、加工精度高、经济效益高。

Description

一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置及其 方法
技术领域
本发明属于精密磨削技术领域，具体涉及一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削修复装置及其方法。
背景技术
低速主轴、齿轮、发电机轴是风力发电机组的主要传动部件。风力发电机工作环境比较恶劣，随意变化的风向和风速会导致风机轴颈受力不规律，边疆地区的陆上风力机会受到沙尘侵蚀，海上风力机则会受到盐空气的化学腐蚀，由此造成发动机转子轴轴颈表面磨损较为严重，一旦失效，风力发电机将无法继续工作。以往对失效转子轴的做法是更换新的转子轴，而对于大型的风力发电机来说，一根转子轴制造成本达20～50万元，而仅因为轴颈失效造成转子轴无法继续使用，带来巨大经济损失的同时造成了原材料的浪费。因此，寻求一种可靠的、高效的轴颈修复技术，避免资源浪费，成为越来越多人研究的课题。
依据转子轴受力状态和轴颈工作环境总结出转子轴颈表面的失效形式及失效的主要原因：1)磨粒磨损：风力发电机常处在多风多沙尘环境中工作，沙尘进入密封不严密的轴颈表面，导致磨粒磨损；此外润滑油系统里有铁屑、杂质等情况致使轴的工作表面刮伤，也会造成类似磨损。2)电腐蚀破坏：海上风力发电机长期在潮湿、盐碱性环境中工作，轴颈也会受到环境的腐蚀破坏，如表面产生凹坑，产生锈迹或其他腐蚀物等从而使轴表层材料发生氧化，形成微振腐蚀区，导致腐蚀破坏。3)轴承磨损：风电机组在长期运转过程中，转子轴振动叠加金属疲劳磨损导致轴承轴向窜动从而对轴承位造成磨损。4)在交变应力作用下，轴颈表面应力集中处可能率先产生疲劳裂纹，裂纹的进一步扩展将导致表层脱落。这些因素都将导致轴颈表层产生表面擦痕、凹坑、表面裂纹等，进而使轴的尺寸减小，使其丧失原有的几何形状和精度，降低其工作强度，从而导致失效。5)震动：由于风机停机或齿轮箱与发电机之间的振动过大造成了发电机轴损坏。
由于风电机组设备处于高空，关键部件的离线修复工艺不仅拆装成本高，而且修复时间过长，单是长达一个月的停机损失企业就无法承担。而在线修复工艺中的补焊和堆焊会造成热应力，存在弯轴断轴的风险，再加上补焊后现场研磨无法保证配合面尺寸，只有几个高点支撑，很难满足设备长期使用。因此发电机组部件的在线监测和及时在线修复是保障风电机组正常工作和减少经济损失的主要手段。由于发电机轴转速较高，承受的扭矩较大，要求修复层具有非常高的结合强度。修复磨损部位常用的方法有：低温镀铁、电刷镀、金属热喷凃、堆焊、激光熔覆等技术。低温镀铁和电刷镀技术对磨损位的尺寸、镀层厚度有限制，费用高，且容易脱层；金属热喷凃、堆焊、激光熔覆等工艺由于高温产生的热应力无法完全消除，容易出现弯曲或断裂，后续使用过程中易断轴造成重大事故，综合成本高，且无法现场维修。由于复杂的工艺条件和现场环境限制，这些工艺尚不能满足风电发电机轴颈的在线高精度智能修复。
近几年，精密脉冲冷焊技术的出现为零部件的表面修复提供了一种新的方法。精密脉冲冷焊设备是利用高能脉冲原理，以10-3s～10-1s的周期、10-6s～10-5s的超短时间放电，放电时间与下一次放电间隔相比极短，具有足够的相对停止时间，电弧热量会通过基体迅速扩散到外界，工件的被加热部位不会有热量的聚集，升温几乎停留在室温。因其具有效率高、基体无热变形、修复层为冶金结合、具有经济、便捷等优点，已经成为修复零部件磨损、划痕以及磕碰伤的关键技术。但是，目前无论是采用电镀、堆焊、激光熔覆，还是采用脉冲冷焊技术进行风机轴颈修复，最终都需要人工打磨和用千分尺测量，对施工人员的技术水平要求较高。因此，急需研发在线高精度智能磨削成套装备，以满足风电运维市场对高度自动化、及时、快速、低成本、环保等方面的要求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种在线高精度智能磨削修复装置及固定轴类部件的磨削装置与方法，以解决现有修复技术中人工打磨和测量导致的生产效率低、加工精度低、经济效益低的问题，实现了轴类零部件修复后的高精度智能磨削，有效提高了轴类零部件的修复效率和修复精度。
一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，包括安装在发电机轴上的定位合轴机构；在所述定位合轴机构之间安装有轴向进给机构、径向进给机构、周向旋转机构、磨削机构；
所述磨削机构用于对冷焊后的风电发电机轴颈进行磨削，以使风电发电机轴颈恢复原来标准尺寸；
所述轴向进给机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的轴向进行磨削；
所述径向进给机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的径向进行磨削；
所述周向旋转机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的周向以往复旋转125°的方式完成轴的周向磨削；
所述定位合轴机构用于使磨削装备与发电机轴完成合轴。
进一步地，如上所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，所述定位合轴机构包括：安装在发电机轴上的定位三角卡盘A和定位三角卡盘B、第一位移传感测量机构、第二位移传感测量机构，所述定位三角卡盘A和定位三角卡盘B平行设置；
所述第一位移传感测量机构用于使定位三角卡盘A与风电发电机轴合轴；所述位第一位移传感测量机构位于定位三角卡盘A上，与定位三角卡盘A上的卡爪背对布置；
所述第二位移传感测量机构用于使定位三角卡盘B与风电发电机轴合轴。
进一步地，如上所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，所述第一位移传感测量机构有3个，该3个第一位移传感测量机构沿定位三角卡盘A周向均匀分布；
每个第一位移传感测量机构包括：
第一位移传感器探针、位移传感器驱动器、第一高精密直线滑台、滑台丝杠、滑台驱动电机；
所述第一位移传感器探针安装在位移传感器驱动器上，位移传感器驱动器与第一高精密直线滑台连接；所述滑台丝杠安装在第一高精密直线滑台上，通过滑台驱动电机驱动滑台丝杠，滑台丝杠带动第一高精密直线滑台上下移动，第一高精密直线滑台上下移动带动位移传感器驱动器上下移动；位移传感器驱动器保证在测量时使所述第一位移传感器探针的端部始终接触在风电发电机轴的端部外圆上。
进一步地，如上所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，所述第二位移传感测量机构有1个，第二位移传感测量机构位于转台上沿风电发电机轴做圆周运动；
第二位移传感测量机构包括：第二位移传感器探针、位移传感器驱动器、滑台丝杠、滑台驱动电机、径向进给滑台、标准尺寸环；
所述标准尺寸环套在发电机轴上，其直径与发电机轴的标准尺寸相同；
所述第二位移传感器探针安装在位移传感器驱动器上，位移传感器驱动器与径向进给滑台连接，滑台丝杠安装在所述径向进给滑台上，滑台驱动电机驱动滑台丝杠上下移动，滑台丝杠带动径向进给滑台上下移动，径向进给滑台带动位移传感器驱动器上下移动；所述位移传感器驱动器保证在测量时，使所述所述第二位移传感器探针的端部始终接触在所述标准尺寸环上。
进一步地，如上所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，所述轴向进给机构包括：滚珠丝杠电机、丝杠、丝杠螺母及螺母座、轴向进给盘；
所述轴向进给盘套在发电机轴上，3个丝杠螺母及螺母座均布固定在轴向进给盘的外圆上，所述3个丝杠安装在定位三角卡盘A和定位三角卡盘B之间，且穿过所述丝杠螺母及螺母座，滚珠丝杠电机驱动丝杠转动。
进一步地，如上所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，所述径向进给机构包括：滑台电机、高精度滑台；
所述滑台电机驱动高精度滑台沿着发电机轴的径向上下移动；所述磨削机构通过总支架固定在高精度滑台上，从而实现高精度滑台驱动磨削机构的磨轮径向进给。
进一步地，如上所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，所述周向旋转机构包括：高精度转台，所述高精度转台安装在轴向进给盘的一侧，在轴向进给盘内设置有驱动高精度转台转动的驱动装置；所述驱动装置驱动高精度转台往复旋转125°完成轴的周向磨削；
所述径向进给机构固定在高精度转台上，且在高精度转台均布有3套所述径向进给机构；每套径向进给机构上分别对应安装有一套磨削机构。
进一步地，如上所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，所述磨削机构包括：同步带轮1、同步带轮2、总支架、高速电机、同步带、砂轮、磨轮芯轴；
所述总支架固定在滑台电机上，所述同步带轮1、同步带轮2上下分布安装在总支架上，同步带轮1、同步带轮2通过同步带连接；同步带轮1通过高速电机驱动其转动，同步带轮2在同步带的作用下随之同步转动；同步带轮2通过磨轮芯轴与砂轮连接；所述砂轮通过同步带轮2驱动其转动。
进一步地，如上所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，还包括磨削机构冷却系统；所述磨削机构冷却系统包括：软管喷嘴、供冷却液管、循环泵、连接管、冷却液箱、废液回收槽；
所述冷却液箱与循环泵通过连接管连接，所述供冷却液管的一端安装在循环泵上，另一端安装所述软管喷嘴；所述软管喷嘴的喷口对着所述磨削机构消磨发电机轴上增材层的位置；
所述废液回收槽设置在软管喷嘴的正下方。
一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削方法，包括以下步骤：
步骤1：初步安装固定轴磨削装备；
步骤2：启动合轴测量系统；
步骤3：通过第一位移传感测量机构校验定位三角卡盘A的位置，使定位三角卡盘A的轴线与测量基准轴线同轴；
步骤4：通过第二位移传感测量机构校验定位三角卡盘B的位置，使定位三角卡盘B的轴线与测量基准轴线同轴；
步骤5：对风电发电机轴上经过冷焊后的增材层同时进行轴向进给磨削、径向进给磨削、周向旋转磨削；
步骤6：通过测量风电发电机的轴颈尺寸确定磨削后尺寸是否满足要求；如果没有满足要求，重复步骤5，直到满足要求；
步骤7：当满足要求后，磨削完成。
有益效果：
本发明通过计算机将位移传感器与电机驱动器相联。采用精密位移传感器检测发电机轴颈修复表面到标准尺寸环的距离，进一步可以反馈给控制箱驱动滑台完成下一步的径向进给参数，往复这个过程直到满足尺寸要求为止，该套发电机主轴修复系统具有以下有益效果：
(1)该套装备的发明取代了风电机组轴颈在线冷焊后人工打磨和人工测量的工序，将修复人员从繁重的体力劳动中解放出来，并使测量结果更加精确、可靠，解决了手工修复效率低、修复精度低的问题，并且修复时间由原来的4天减少到2天，显著地提高了风电机组的经济效益。
(2)本发明采用接触式测量与数据反馈系统实现了固定轴轴颈的高精度智能在线磨削，可提高发电机轴颈修复的效率和精度。
(3)本发明采用3套磨削系统在圆周上呈120°分布，该布局方式使高精密转台转动125°既能完成固定轴的周向磨削，增加了磨削效率，解决了电缆绕轴缠绕问题。同时，3套装置相互支撑也增加了磨削装置的稳定性，减少磨削装置工作过程中的震动，提高了加工精度。
(4)该套智能磨削装置的磨削尺寸精度达到±0.03mm，远远满足发电机轴颈尺寸要求。设计的定位合轴机构能有效解决发电机轴颈的形状精度，圆柱度达到0.01mm。
(5)本发明的高精度智能磨削系统具有功能稳定，精度较高，智能化、易于实现的特点。本发明不仅适用于固定轴的磨削加工，同样也适合于转动轴类零件的磨削加工。
附图说明
图1(a)是发电机轴颈修复系统整体装备图；
图1(b)是图1(a)的A-A向侧视图；
图2是装备与加工轴合轴原理图；
图3是磨削机构；
图4是位移测量探针进给机构；
图5是发电机主轴修复系统组成图；
图6是测量-磨削工作流程图；
图7是磨削装备冷却系统图；
附图标记：1.发电机轴轴线(基准线)，2.第一位移传感器探针，3.位移传感器驱动器，4.定位三角卡盘A，5.发电机轴(固定不动)，6.卡爪，7.定位三角卡盘轴线，8.测量值，9.发电机轴半径R0，10.滑台电机，11.高精度滑台，12.同步带轮1，13.总支架，14.高速电机，15.同步带，16.砂轮，17.磨轮芯轴，18.轴承盖，19.轴承，20.内六角紧固螺栓，21.紧固螺母，22.同步带轮2，23.轴向进给盘，24.高精度转台，25.第二位移传感器探针，26.第二高精密直线滑台，27.增材层，28.标准尺寸环，29.定位三角卡盘B，30.滚珠丝杠电机，31.丝杠，32.筒体，33.丝杠螺母及螺母座，34.软管喷嘴，35.供冷却液管，36.循环泵，37.连接管，38.冷却液箱，39.废液回收槽，40.滑台丝杠，41.滑台驱动电机，42.第一高精密直线滑台。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，结构如图1(a)、图1(b)、图2-7所示，该装置由加工轴合轴机构(如图2)、加工进给机构、磨削机构(如图3)、磨削装备冷却系统(如图7)构成。
其中，加工轴合轴机构包括：定位合轴机构与高精度检测机构构成。
其中，定位合轴机构由发电机主轴端部外圆、定位三角卡盘、位移传感测量机构、标准尺寸环组成，如图2所示。位移传感测量机构位于定位三角卡盘A上与位移调整卡爪背对布置，沿卡盘周向均布3个位移传感器。测量时以发电机轴端部的轴半径R0(发电机轴端面和外圆出厂时有标准尺寸要求)作为对比基准，以固定的发电机轴作为支撑来调整位移调整卡爪。将磨削装置套入发电机轴后，采用定位三角卡盘A/B进行初步预紧，之后采用第一位移传感器测量发电机轴端部外圆到定位三角卡盘A轴线的距离H，计算测量值H与测量基准轴半径R0之差值，即H-R0＝ΔH1。如果ΔH1大于0，则测量值H大于发电机轴半径R0，则旋进相应的位移调整卡爪，使测量值H等于发电机轴半径R0，即ΔH1＝0；如果ΔH1小于0，测量值H小于发电机轴半径R0，则旋出相应的位移调整卡爪，使测量值H等于发电机轴半径R0，即ΔH1＝0。按照上述方法依次测量和调整其它2个位移调整卡爪位置，使测量值H等于测量基准轴半径R0，即ΔH1＝0。如果3个位移传感器测量值ΔH1均为0，则此时定位三角卡盘A轴线与测量基准轴线同轴。定位三角卡盘B的合轴是采用第二位移传感测量机构，测量标准尺寸环位置的测量值H，计算测量值H与标准尺寸环半径之差值ΔH2，调整定位三角卡盘B的位移调整卡爪，使差值ΔH2为0。测量时首先使转台转角归零，即第二位移传感探针轴线与定位三角卡盘B的特定位移调整卡爪中心线共面。第二位移传感测量机构安装在高精度转台上，按照上述测量方法依次使转台转动120°并记录测量H值，计算测量值H与标准尺寸环半径之差ΔH2，调整位移调整卡爪使差值ΔH2等于0；同样依次测量另外2点，并调整位移调整卡爪使差值ΔH2等于0，此时完成磨削装备与发电机轴的合轴。
所述的高精度检测机构包括：第一位移传感测量机构和第二位移传感测量机构。
其中，第一位移传感测量机构如图2所示，所述第一位移传感测量机构有3个，该3个第一位移传感测量机构沿定位三角卡盘A4周向均匀分布；
每个第一位移传感测量机构包括：
第一位移传感器探针2、位移传感器驱动器3、第一高精密直线滑台42、滑台丝杠40、滑台驱动电机41；
所述第一位移传感器探针2安装在位移传感器驱动器3上，位移传感器驱动器3与第一高精密直线滑台42连接；所述滑台丝杠40安装在第一高精密直线滑台42上，通过滑台驱动电机41驱动滑台丝杠40，滑台丝杠40带动第一高精密直线滑台42上下移动，第一高精密直线滑台42上下移动带动位移传感器驱动器3上下移动；位移传感器驱动器3保证在测量时使所述第一位移传感器探针2的端部始终接触在风电发电机轴的端部外圆上。
第一位移传感器探针2与位移传感器驱动器3连接，第一高精密直线滑台42固定在定位三角卡盘A 4上，位移调整卡爪6背对着第一高精密直线滑台42布置，三组位移调整卡爪6与高精密直线滑台26呈120°角均匀布置在定位三角卡盘A 4上，发电机轴5置于定位三角卡盘A 4轴线上。定位三角卡盘A 4的轴线7与发电机轴5的轴线1之间的差值可以通过测量值H 8和发电机轴半径R0 9求出，即ΔH1。
所述第二位移传感测量机构如图4所示，所述第二位移传感测量机构有1个，第二位移传感测量机构位于转台24上沿风电发电机轴做圆周运动；
第二位移传感测量机构包括：第二位移传感器探针25、位移传感器驱动器3、滑台丝杠40、滑台驱动电机41、径向进给滑台26、标准尺寸环28；
所述标准尺寸环28套在发电机轴上，其直径与发电机轴的标准尺寸相同；
所述第二位移传感器探针25安装在位移传感器驱动器3上，位移传感器驱动器3与径向进给滑台26连接，滑台丝杠40安装在所述径向进给滑台26上，滑台驱动电机41驱动滑台丝杠40上下移动，滑台丝杠40带动径向进给滑台26上下移动，径向进给滑台26带动位移传感器驱动器3上下移动；所述位移传感器驱动器3保证在测量时，使所述所述第二位移传感器探针25的端部始终接触在所述标准尺寸环28上。
定位三角卡盘B 29的合轴调整，第二位移传感探针25装在高精密直线滑台26上，高精密直线滑台26与高精度转台24相连，标准尺寸环28套在发电机轴5的增材层27的边缘，第二位移传感探针25与标准尺寸环28相接触，旋转高精度转台24读出第二位移传感探针25的测量值H，求出测量值H与标准尺寸环28半径的差值，即ΔH2。
所述的加工进给机构由轴向进给、径向进给、周向旋转磨削组成，如图1所示。
所述轴向进给机构包括：滚珠丝杠电机30、丝杠31、丝杠螺母及螺母座33、轴向进给盘23；
所述轴向进给盘23套在发电机轴5上，3个丝杠螺母及螺母座33均布固定在轴向进给盘23的外圆上，所述3个丝杠31安装在定位三角卡盘A4和定位三角卡盘B29之间，且穿过所述丝杠螺母及螺母座33，滚珠丝杠电机30驱动丝杠31转动。
所述径向进给机构包括：滑台电机10、高精度滑台11；
所述滑台电机10驱动高精度滑台11沿着发电机轴5的径向上下移动；所述磨削机构通过总支架13固定在高精度滑台11上，从而实现高精度滑台11驱动磨削机构的磨轮径向进给。
所述周向旋转机构包括：高精度转台24，所述高精度转台24安装在轴向进给盘23的一侧，在轴向进给盘23内设置有驱动高精度转台24转动的驱动装置；所述驱动装置驱动高精度转台24往复旋转125°完成轴的周向磨削；
所述径向进给机构固定在高精度转台24上，且在高精度转台24均布有3套所述径向进给机构；每套径向进给机构上分别对应安装有一套磨削机构。
以发电机主轴为加工对象，轴向进给由滚珠丝杠驱动轴向进给盘轴向运动，从而驱动磨轮支架轴向运动；径向进给是由高精密直线滑台驱动磨轮支架，从而实现磨轮的径向进给；周向旋转磨削是固定在轴向进给盘上的精密转台绕加工轴转动，从而驱动磨轮完成周向磨削。在精密转台上均布3套高精密直线滑台和磨削机构，转台往复旋转125°完成轴的周向磨削。
以发电机主轴5为加工对象，轴向进给由滚珠丝杠31驱动轴向进给盘23轴向运动，从而驱动磨轮支架13轴向运动；径向进给是由高精密直线滑台11驱动磨轮支架13，从而实现磨轮的径向进给；周向旋转磨削是固定在轴向进给盘23上的高精度转台24绕加工轴转动，从而驱动磨轮完成周向磨削。在高精度转台24上均布3套高精密直线滑台11和磨削机构，转台往复旋转125°完成轴的周向磨削。
所述磨削机构如图3所示，由滑台电机10、高精密直线滑台11、同步带轮1 12、总支架13、高速电机14、同步带15、砂轮16、磨轮芯轴17、轴承盖18、轴承19、内六角紧固螺栓20、紧固螺母21、同步带轮2 22.组成；如图3所示，高精度滑台11固定在高精度转台24上，总支架13安装在高精密直线滑台11上，2个同步带轮12和22以及高速电机14安装在总支架13上，同步带15安装在2个同步带轮12和22上，磨轮芯轴17穿过磨轮16通过紧固螺母21紧固，磨轮芯轴17一端通过平键与同步带轮22相连，另一端与轴承19相连，轴承19与轴承盖18相连，并通过内六角紧固螺栓20与总支架13相连。
磨削装备冷却系统如图7所示，由软管喷嘴34、循环泵36、冷却液箱38和废液回收槽39组成；由循环泵36提供动力使冷却液由正对加工轴的软管喷嘴34喷出，确保加工轴位置处于较低温度。
本发明所述的在线高精度智能磨削装置由磨削装置、控制箱、操控屏3部分组成。操控屏负责运动参数设置与检测结果显示；控制箱负责系统的联动控制；磨削装置负责装夹定位、磨削修复工作。发电机主轴修复系统组成如图5所示。滚珠丝杠驱动器、回转电机驱动器、滑台电机驱动器、高速电机驱动器是磨削装置的主要加工部分，其工作信号与控制箱相联，并在操控屏上显示。
本发明所采用的技术方案是，风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，由标准尺寸环、定位合轴机构、加工进给机构、磨削机构、精度检测机构、冷却系统六部分组成。
(1)标准尺寸环：测量磨削尺寸的基准；
(2)定位合轴机构：包含定位三角卡盘A/B、位移传感测量机构；
(3)加工进给机构：包含轴向进给机构、径向精密滑台机构、周向旋转机构；
(4)磨削机构：包含高精密直线滑台、总支架、砂轮固定轴、砂轮、高速电机、同步带、同步带轮、磨轮芯轴等；
(5)精度检测机构：包含位移传感探针、高精密滑台；
(6)冷却系统：包含循环泵、冷却液箱、废液回收槽。
本发明还提供一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削方法，如图6所示，包括以下步骤：
步骤1：初步安装固定轴磨削装备；
步骤2：启动合轴测量系统；
步骤3：通过第一位移传感测量机构校验定位三角卡盘A的位置，使定位三角卡盘A的轴线与发电机轴线(测量基准轴线)同轴；
步骤4：通过第二位移传感测量机构校验定位三角卡盘B的位置，使定位三角卡盘B的轴线与发电机轴线(测量基准轴线)同轴；
步骤5：对风电发电机轴上经过冷焊后的增材层同时进行轴向进给磨削、径向进给磨削、周向旋转磨削；
步骤6：通过测量风电发电机的轴颈尺寸确定磨削后尺寸是否满足要求；如果没有满足要求，重复步骤5，直到满足要求；
步骤7：当满足要求后，磨削完成。
具体地，实时测量采用精密第二位移传感器探针，该探针采用金刚石探头，耐磨损，同时位移通过数字输出，便于数据处理。通过精密位移传感器探针反馈加工位置信息，保证加工的准确性。发电机轴修复过程的装备与加工轴合轴过程；磨削过程的尺寸监测与进给量控制均通过计算机显示。通过精密位移传感器探针测量并计算ΔH1和ΔH2的数值，并在操控屏上显示调整位置和调整量，直至完成合轴。合轴机构完成系统合轴后，系统首先移动精密第二位移传感器探针至标准环上，回转台旋转一圈，查看探针数据曲线，保证装夹精度；然后，精密第二位移传感器探针数据清零，作为测量基准；最后，在修复主轴表面的磨削过程中，第二位移传感器探针移动至加工表面上进行多点测量，并将数据回传给控制箱，系统自行调整磨削参数。控制箱负责电机的联动控制与磨削参数的实时监测，通过各个电机运动速度与位置的精确控制保证加工精度。操控屏负责加工参数的设置与精密第二位移传感器探针数据曲线监控，通过串行通讯与控制箱连接。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，其特征在于，包括安装在发电机轴上的定位合轴机构；在所述定位合轴机构之间安装有轴向进给机构、径向进给机构、周向旋转机构、磨削机构；
所述磨削机构用于对冷焊后的风电发电机轴颈进行磨削，以使风电发电机轴颈恢复原来标准尺寸；
所述轴向进给机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的轴向进行磨削；
所述径向进给机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的径向进行磨削；
所述周向旋转机构驱动磨削机构使其沿着风电发电机轴颈的周向以往复旋转125°的方式完成轴的周向磨削；
所述定位合轴机构用于使磨削装备与发电机轴完成合轴；
所述定位合轴机构包括：安装在发电机轴上的定位三角卡盘A(4)和定位三角卡盘B(29)、第一位移传感测量机构、第二位移传感测量机构，所述定位三角卡盘A(4)和定位三角卡盘B(29)平行设置；
所述第一位移传感测量机构用于使定位三角卡盘A(4)与风电发电机轴合轴；所述第一位移传感测量机构位于定位三角卡盘A(4)上，与定位三角卡盘A(4)上的卡爪(6)背对布置；
所述第二位移传感测量机构用于使定位三角卡盘B(29)与风电发电机轴合轴；
所述第一位移传感测量机构有3个，该3个第一位移传感测量机构沿定位三角卡盘A(4)周向均匀分布；
每个第一位移传感测量机构包括：
第一位移传感器探针(2)、位移传感器驱动器(3)、第一高精密直线滑台(42)、滑台丝杠(40)、滑台驱动电机(41)；
所述第一位移传感器探针(2)安装在位移传感器驱动器(3)上，位移传感器驱动器(3)与第一高精密直线滑台(42)连接；所述滑台丝杠(40)安装在第一高精密直线滑台(42)上，通过滑台驱动电机(41)驱动滑台丝杠(40)，滑台丝杠(40)带动第一高精密直线滑台(42)上下移动，第一高精密直线滑台(42)上下移动带动位移传感器驱动器(3)上下移动；位移传感器驱动器(3)保证在测量时使所述第一位移传感器探针(2)的端部始终接触在风电发电机轴的端部外圆上。
2.根据权利要求1所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，其特征在于，所述第二位移传感测量机构有1个，第二位移传感测量机构位于高精度转台(24)上沿风电发电机轴做圆周运动；
第二位移传感测量机构包括：第二位移传感器探针(25)、位移传感器驱动器(3)、滑台丝杠(40)、滑台驱动电机(41)、径向进给滑台(26)、标准尺寸环(28)；
所述标准尺寸环(28)套在发电机轴上，其直径与发电机轴的标准尺寸相同；
所述第二位移传感器探针(25)安装在位移传感器驱动器(3)上，位移传感器驱动器(3)与径向进给滑台(26)连接，滑台丝杠(40)安装在所述径向进给滑台(26)上，滑台驱动电机(41)驱动滑台丝杠(40)上下移动，滑台丝杠(40)带动径向进给滑台(26)上下移动，径向进给滑台(26)带动位移传感器驱动器(3)上下移动；所述位移传感器驱动器(3)保证在测量时，使所述第二位移传感器探针(25)的端部始终接触在所述标准尺寸环(28)上。
3.根据权利要求1所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，其特征在于，所述轴向进给机构包括：滚珠丝杠电机(30)、丝杠(31)、丝杠螺母及螺母座(33)、轴向进给盘(23)；
所述轴向进给盘(23)套在发电机轴(5)上，3个丝杠螺母及螺母座(33)均布固定在轴向进给盘(23)的外圆上，所述3个丝杠(31)安装在定位三角卡盘A(4)和定位三角卡盘B(29)之间，且穿过所述丝杠螺母及螺母座(33)，滚珠丝杠电机(30)驱动丝杠(31)转动。
4.根据权利要求3所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，其特征在于，所述径向进给机构包括：滑台电机(10)、高精度滑台(11)；
所述滑台电机(10)驱动高精度滑台(11)沿着发电机轴(5)的径向上下移动；所述磨削机构通过总支架(13)固定在高精度滑台(11)上，从而实现高精度滑台(11)驱动磨削机构的磨轮径向进给。
5.根据权利要求4所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，其特征在于，所述周向旋转机构包括：高精度转台(24)，所述高精度转台(24)安装在轴向进给盘(23)的一侧，在轴向进给盘(23)内设置有驱动高精度转台(24)转动的驱动装置；所述驱动装置驱动高精度转台(24)往复旋转125°完成轴的周向磨削；
所述径向进给机构固定在高精度转台(24)上，且在高精度转台(24)均布有3套所述径向进给机构；每套径向进给机构上分别对应安装有一套磨削机构。
6.根据权利要求4所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置,其特征在于，所述磨削机构包括：同步带轮I(12)、同步带轮II(22)、总支架(13)、高速电机(14)、同步带(15)、砂轮(16)、磨轮芯轴(17)；
所述总支架(13)固定在滑台电机(10)上，所述同步带轮I(12)、同步带轮II(22)上下分布安装在总支架(13)上，同步带轮I(12)、同步带轮II(22)通过同步带(15)连接；同步带轮I(12)通过高速电机(14)驱动其转动，同步带轮II(22)在同步带(15)的作用下随之同步转动；同步带轮II(22)通过磨轮芯轴(17)与砂轮(16)连接；所述砂轮(16)通过同步带轮II(22)驱动其转动。
7.根据权利要求1-6任一所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置，其特征在于，还包括磨削机构冷却系统；所述磨削机构冷却系统包括：软管喷嘴(34)、供冷却液管(35)、循环泵(36)、连接管(37)、冷却液箱(38)、废液回收槽(39)；
所述冷却液箱(38)与循环泵(36)通过连接管(37)连接，所述供冷却液管(35)的一端安装在循环泵(36)上，另一端安装所述软管喷嘴(34)；所述软管喷嘴(34)的喷口对着所述磨削机构消磨发电机轴上增材层(27)的位置；
所述废液回收槽(39)设置在软管喷嘴(34)的正下方。
8.根据权利要求1-6任一所述的风电发电机轴颈冷焊层在线高精度智能磨削装置的磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：初步安装固定轴磨削装备；
步骤2：启动合轴测量系统；
步骤3：通过第一位移传感测量机构校验定位三角卡盘A(4)的位置，使定位三角卡盘A(4)的轴线与测量基准轴线同轴；
步骤4：通过第二位移传感测量机构校验定位三角卡盘B(29)的位置，使定位三角卡盘B(29)的轴线与测量基准轴线同轴；
步骤5：对风电发电机轴上经过冷焊后的增材层(27)同时进行轴向进给磨削、径向进给磨削、周向旋转磨削；
步骤6：通过测量风电发电机的轴颈尺寸确定磨削后尺寸是否满足要求；如果没有满足要求，重复步骤5，直到满足要求；
步骤7：当满足要求后，磨削完成。
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