CN113108677B - 双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置及方法 - Google Patents

双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明主要用于大型中速柴油机缸体加工在线检测领域，具体涉及双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置及方法，检测工具固定在柴油机缸体气缸孔加工设备的主轴上，检测工具上设置有测量用指示表，测量用指示表上设置有触针，触针与发动机缸体上的气缸孔内壁配合，柴油机缸体气缸孔加工设备带动主轴旋转或沿气缸孔长度方向移动，进而带动检测工具上的测量用指示表旋转或沿气缸孔长度方向移动，本申请利用柴油机缸体气缸孔加工设备对中大型的柴油机缸体气缸孔的同轴度进行检测，在气缸孔加工完毕后便可以直接检测，不需要再转移到其他设备上，实践中对使用该方法检测结果与三坐标测量结果对比，数值相近，证明该方法的准确性。

Description

双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置及方法
技术领域
本发明主要用于大型中速柴油机缸体加工在线检测领域，具体涉及双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
大型中速柴油机缸体气缸孔，用来安装气缸套，一般由间隔一定距离的上、下两段或者多段孔组成。为保证气缸套孔的圆柱度及垂直度，加工中对上下段气缸孔的同轴度有严格要求，一般要求在φ0.03mm内。
对于该同轴度的检测，传统上采用自制通止规检测工装，可定性检测判断孔的同轴度是否合格。但由于中速机气缸孔一般尺寸在φ200以上，两孔间距在300mm以上，该工装重量大，使用不便容易造成误检。
近年也逐渐使用三坐标测量仪，可准确的检测气缸孔同轴度。但由于中速柴油机缸体体积较大，能检测该同轴度的三坐标测量仪价格相当高，且需将缸体运输至检测室，无法在线检测。
现有专利资料中，专利号CN111426259发明的检测装置可检测圆柱体工件同轴度，对于柴油机缸体这种大型箱体类零件无法检测。专利号CN111220097发明了一种光学检测装置及方法，这种装置及方法针对大型天文望远镜体开发，制造精度高，使用难度大，特别是对于中速柴油机缸孔，该装置由于需要设置光学组件，尺寸有些过大无法使用。专利号CN210664376则利用激光源来对孔同轴度进行检测，这种检测适用于远距离多孔的同轴度检测，激光源及反射镜装置造价一般超过20万元，成本较高。
在气缸孔加工中，能够影响上下孔同轴度的因素主要为缸体长度方向的重复定位精度，即加工完上段缸孔再加工下端缸孔时，两孔圆心的偏移。在检测时只要保持机床在缸孔体长度方向不动，上下移动机床主轴，配合简单的工具即可检测出上下孔的圆心位置偏差，经适当计算可得出上下缸孔的同轴度。
发明内容
本申请为了解决上述问题，本申请提出了双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置及方法。
本申请的目的是提供双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置及方法，通过在上段孔和下段孔上的读数确定气缸孔的同轴度数据。
为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置，包括检测工具，检测工具，所述检测工具固定在柴油机缸体气缸孔加工设备的主轴上，检测工具上设置有测量用指示表，测量用指示表上设置有触针，触针与发动机缸体上的气缸孔内壁配合，柴油机缸体气缸孔加工设备带动主轴旋转或沿气缸孔长度方向移动，进而带动检测工具上的测量用指示表旋转或沿气缸孔长度方向移动。
进一步的，检测工具为圆柱形的棒状结构，检测工具的中心轴线与柴油机缸体气缸孔加工设备的主轴的中心轴线重合。
进一步的，触针抵接在气缸孔内壁上，当触针向外顶出时，测量用指示表的读数为正读数，当触针向内回缩时，测量用指示表的读数为负读数。
双燃料发动机缸体同轴度在线检测方法，基于双燃料发动机缸体同轴度在线检测装置，柴油机缸体气缸孔至少包括上段孔和下段孔，还包括以下步骤：
S1、将检测工具固定在柴油机缸体气缸孔加工设备的主轴上；
S2、调整主轴位置，使得检测工具进入上段孔内，触针抵在气缸孔内壁，并寻找至少4个点，该4个点的位置对应的测量用指示表的读数为0；
S3、利用柴油机缸体气缸孔加工设备使得主轴沿气缸孔长度方向运动，触针移动至下段孔内；
S4、转动主轴，测量出测量用指示表对应的一点的读数为0，然后再次转动主轴，测量出其他三个方向点A、B、C上的读数，读数分别为a、b、c；
S5、通过a、b、c计算下段孔相对上段孔的同轴度。
其中，以a、b、c的读数为准，下段孔中心相对上段孔中心的横向上的偏移量为
Figure BDA0003006260250000031
纵向偏移量为
Figure BDA0003006260250000032
进一步的，本申请中下段孔相对上段孔的同轴度计算为
Figure BDA0003006260250000033
经过多次数据对比，此方案结果与常规计算结果较为接近。
进一步的，A点为B、C点之间的点，A点与下段孔读数为0的点的是相对的，读数为0的点与A点的连线与B、C两点的连线是重合的。
进一步的，还包括步骤S6，所述步骤S6为多次重复步骤S2-S5，得到多组同轴度数据，以多组同轴度数据的平均数为最终同轴度结果。
进一步的，利用柴油机缸体气缸孔加工设备加工柴油机缸体气缸孔，使得柴油机缸体气缸孔至少包括上段孔和下段孔。
进一步的，柴油机缸体气缸孔加工设备为数控卧式机床或龙门镗铣床。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请利用柴油机缸体气缸孔加工设备对中大型的柴油机缸体气缸孔的同轴度进行检测，在气缸孔加工完毕后便可以直接检测，不需要再转移到其他设备上，并且，基于高精度的柴油机缸体气缸孔加工设备也能保证数据的准确性，实践中对使用该方法检测结果与三坐标测量结果对比，数值相近，证明该方法的准确性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为使用该方法检测上下孔示意图；
图2为上下孔检测数据示意图。
图中：
1、柴油机缸体气缸孔加工设备，2、检测工具，3、测量用指示表，4、上段孔，5、下段孔，6、柴油机缸体。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本申请作进一步说明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
实施例1
本申请是一种气缸孔同轴度在线测量方案，在原加工设备上，利用简单的工具实现了对气缸孔同轴度的检测，本申请的检测方案需要与发动机缸体的气缸孔加工设备配合使用，一般的，发动机缸体的气缸孔加工设备一般是数控卧式机床或龙门镗铣床，在柴油机缸体气缸孔加工设备的主轴孔上放置有检测工具，检测工具上安装有测量用指示表，具体的，检测工具为圆柱形的棒状结构，检测工具的中心轴线与主轴孔的中心轴线重合，测量用指示表的下端固定安装有连接杆，作为一种实施方案，连接杆为圆柱形的棒状结构，测量用指示表的另一端设置有触针，当触碰触针时，触针会带动测量用指示表的指针发生转动，触针回缩的程度越大，指针所指示的刻度越大，在使用时，触针与气缸孔配合使用，一般的，触针与气缸孔内壁配合时，只要气缸孔内壁抵接触针，测量用指示表的指针便不会发生变化，但气缸孔内壁向气缸孔中心延伸时，必然会使得触针回缩，进而导致测量用指示表的指针发生变化，以此来判断气缸孔的同轴度是否存在问题，以说明书附图1为例，标号4、5为柴油机缸体的气缸孔，其中，标号4为气缸孔的上段孔，标号5为气缸孔的下段孔。
本申请的检测方法为：在检测时，利用柴油机缸体气缸孔加工设备，带动检测工具上下移动，利用检测工具以及检测工具上的测量用指示表检测出气缸孔中上段孔、下段孔的圆心位置偏差，纵横两方向偏差的平方根的两倍便是上段孔、下段孔的同轴度。
作为更进一步的实施方案，在此公开更详细的步骤：首先，利用柴油机缸体气缸孔加工设备将气缸孔加工出来，并将检测工具固定在柴机油缸体气缸孔加工的主轴上，不断的移动设备，使得检测工具的中心轴线与上段孔的中心轴线重合，具体为，当检测工具旋转时，或检测工具上的测量用指示表在主轴上旋转时，此时，检测工具上的测量用指示表在气缸孔各个方向的读数均为0，便证明检测工具的中心轴线与气缸孔中上段孔的中心轴线是重合的，而本申请也是以上段孔的中心轴线作为基准的。
保持检测工具沿气缸孔长度方向运动，其他方向不变，使得主轴带动检测工具到达气缸孔的下段孔，以检测工具上的测量用指示表到达气缸孔的下段孔为准，转动主轴，测量出在任意一点的读数为0，然后再次转动主轴，测量出其他三个方向点A、B、C上的读数，读数分别为a、b、c，作为一种优选的实施方案，A点为B、C点之间的点，A点与下段孔读数为0的点的是相对的，读数为0的点与A点的连线与B、C两点的连线是垂直的。
测量用指示表具有正读数和副读数，触针下端设置有弹簧，弹簧将触针顶在气缸孔内壁上，当触针向外顶出时，测量用指示表为正读数，当触针向内缩时则为负读数，以a、b、c的读数为准，下段孔中心相对上段孔中心的横向上的偏移量为
Figure BDA0003006260250000061
纵向偏移量为
Figure BDA0003006260250000062
则下段孔相对上段孔的同轴度可近似计算为
Figure BDA0003006260250000063
根据该方法，可以在完成加工后立刻对加工的气缸孔进行在线检测；检测工具可以使用现有的加长刀具夹持指示器，或者自制简易检测工装。
实践中对使用该方法检测结果与三坐标测量结果对比，数值相近，证明该方法的准确性。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本申请的具体实施方式进行了描述，但并非对本申请保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本申请的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本申请的保护范围以内。

Claims (6)

1.发动机缸体同轴度在线检测方法，其特征是，基于发动机缸体同轴度在线检测装置，发动机缸体同轴度在线检测装置包括检测工具，所述检测工具，所述检测工具固定在发动机缸体气缸孔加工设备的主轴上，所述检测工具上设置有测量用指示表，测量用指示表上设置有触针，触针与发动机缸体上的气缸孔内壁配合；所述发动机缸体气缸孔加工设备带动主轴旋转或沿气缸孔长度方向移动，进而带动检测工具上的测量用指示表旋转或沿气缸孔长度方向移动，缸体气缸孔至少包括上段孔和下段孔，还包括以下步骤：
S1、将检测工具固定在发动机缸体气缸孔加工设备的主轴上；
S2、调整主轴位置，使得检测工具进入上段孔内，触针抵在气缸孔内壁，并寻找至少4个点，该4个点的位置对应的测量用指示表的读数为0；
S3、利用发动机缸体气缸孔加工设备使得主轴沿气缸孔长度方向运动，触针移动至下段孔内；
S4、转动主轴，测量出测量用指示表对应的一点的读数为0，然后再次转动主轴，测量出其他三个方向点A、B、C上的读数，读数分别为a、b、c，A点为B、C点之间的点，A点与下段孔读数为0的点的是相对的，读数为0的点与A点的连线与B、C两点的连线是重合的；
S5、通过a、b、c计算下段孔相对上段孔的同轴度；
以a、b、c的读数为准，下段孔中心相对上段孔中心的横向上的偏移量为
Figure FDA0003482767120000011
纵向偏移量为
Figure FDA0003482767120000012
下段孔相对上段孔的同轴度计算为
Figure FDA0003482767120000013
2.如权利要求1所述的发动机缸体同轴度在线检测方法，其特征是，所述检测工具为圆柱形的棒状结构，所述检测工具的中心轴线与发动机缸体气缸孔加工设备的主轴的中心轴线重合。
3.如权利要求1所述的发动机缸体同轴度在线检测方法，其特征是，所述触针抵接在气缸孔内壁上，当触针向外顶出时，测量用指示表的读数为正读数，当触针向内回缩时，测量用指示表的读数为负读数。
4.如权利要求1所述的发动机缸体同轴度在线检测方法，其特征是，还包括步骤S6，所述步骤S6为多次重复步骤S2-S5，得到多组同轴度数据，以多组同轴度数据的平均数为最终同轴度结果。
5.如权利要求1所述的发动机缸体同轴度在线检测方法，其特征是，利用发动机缸体气缸孔加工设备加工发动机缸体气缸孔，使得发动机缸体气缸孔至少包括上段孔和下段孔。
6.如权利要求1所述的发动机缸体同轴度在线检测方法，其特征是，所述发动机缸体气缸孔加工设备为数控卧式机床或龙门镗铣床。
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