W-01型无触点主动测量仪
发布时间：2014-05-15陈代庆 柳枫 赵芳
（瓦房店轴承集团有限责任公司，辽宁瓦房店 116300）
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1 问题的提出
目前在轴承行业，用M7475B立轴圆台平面磨床磨削轴承套圈端面时，一般是采用手动进给试磨法进行磨削的。由于该机床无主动测量装置，使得各盘套圈加工后的宽度尺寸分散度较大，过磨和欠磨的现象难以避免，从而影响了端面磨削的质量。众所周知，套圈宽度尺寸分散度过大将直接影响后工序的产品质量。例如，球轴承沟位置尺寸精度、滚子轴承滚道及挡边磨量的均匀性等均难以控制，特别是双列轴承套圈以两端面为定位基准分别加工两滚道更是如此。因此，在平面磨削工序上实现主动测量，进而严格控制端面尺寸精度已成为亟待解决的课题之一。
2 主要技术措施
要在平面磨削工序上实现主动测量，应考虑以下几个特定因素：
（1）由于加工表面是不连续的，以及加工表面上的磨削液及铁屑的影响，采用接触式仪器难以满足测量的需要。
（2）产品种类多且批量小。
（3）磨削时工作场所粉尘多，水雾大。
根据上述情况，我们采取了以下技术措施：
（1）运用光反射原理，把从光源发射出的一束光线以一定的角度照射在被测表面上，光线通过被测表面再反射到光电转换器上，光电转换器再把套圈实际宽度变化而引起的反射光线位置变化的信息输入计算机，计算机便适时地计算出套圈宽度偏差，并显示出结果，从而解决了因加工表面不连续而无法检测的问题。
（2）配置一套可调吹风系统，用以清理加工表面及光学镜片上的磨削液及铁屑，以提高检测的精确度和跟踪显示速度。
（3）设计一套稳定性和刚性较好且易于调整的测头升降锁紧机构，以适应机床检测各种宽度尺寸的工件。
（4）使测头具有良好的密封性能，避免粉尘、水雾等杂质进入测头，以免影响检测精度。
根据上述的设想，我们与沈阳自动化研究所合作，共同研制出一套平面磨床主动测量仪，即W-01型无触点主动测量仪。该仪器于1992年初安装在我厂的M7475B平面磨床上进行试验，经过多次的改进和完善，其可靠性、稳定性及准确性完全满足了设计要求，实现了对平面磨削过程的非接触主动跟踪测量。
3 仪器的结构和特点
3.1 仪器的结构
该仪器的构成如图1所示。
目前在轴承行业，用M7475B立轴圆台平面磨床磨削轴承套圈端面时，一般是采用手动进给试磨法进行磨削的。由于该机床无主动测量装置，使得各盘套圈加工后的宽度尺寸分散度较大，过磨和欠磨的现象难以避免，从而影响了端面磨削的质量。众所周知，套圈宽度尺寸分散度过大将直接影响后工序的产品质量。例如，球轴承沟位置尺寸精度、滚子轴承滚道及挡边磨量的均匀性等均难以控制，特别是双列轴承套圈以两端面为定位基准分别加工两滚道更是如此。因此，在平面磨削工序上实现主动测量，进而严格控制端面尺寸精度已成为亟待解决的课题之一。
2 主要技术措施
要在平面磨削工序上实现主动测量，应考虑以下几个特定因素：
（1）由于加工表面是不连续的，以及加工表面上的磨削液及铁屑的影响，采用接触式仪器难以满足测量的需要。
（2）产品种类多且批量小。
（3）磨削时工作场所粉尘多，水雾大。
根据上述情况，我们采取了以下技术措施：
（1）运用光反射原理，把从光源发射出的一束光线以一定的角度照射在被测表面上，光线通过被测表面再反射到光电转换器上，光电转换器再把套圈实际宽度变化而引起的反射光线位置变化的信息输入计算机，计算机便适时地计算出套圈宽度偏差，并显示出结果，从而解决了因加工表面不连续而无法检测的问题。
（2）配置一套可调吹风系统，用以清理加工表面及光学镜片上的磨削液及铁屑，以提高检测的精确度和跟踪显示速度。
（3）设计一套稳定性和刚性较好且易于调整的测头升降锁紧机构，以适应机床检测各种宽度尺寸的工件。
（4）使测头具有良好的密封性能，避免粉尘、水雾等杂质进入测头，以免影响检测精度。
根据上述的设想，我们与沈阳自动化研究所合作，共同研制出一套平面磨床主动测量仪，即W-01型无触点主动测量仪。该仪器于1992年初安装在我厂的M7475B平面磨床上进行试验，经过多次的改进和完善，其可靠性、稳定性及准确性完全满足了设计要求，实现了对平面磨削过程的非接触主动跟踪测量。
3 仪器的结构和特点
3.1 仪器的结构
该仪器的构成如图1所示。
1.数据箱；2.测头；3.锁紧机构；4.吹风系统
图1
它主要由操作显示数据箱（主机箱）、数据采集测头、测头升降锁紧机构和用于清理测量表面及光学镜片的吹风系统等四部分组成。
3.2 仪器的主要特点
3.2.1 以标准量块作为基准
该仪器所采用的校准方法与传统的检验方法类似，即以标准量块作为基准，但是，它不用百分表来指示套圈的实际宽度偏差，而是用光电传感器和计算机来完成这一功能。
3.2.2 用无触点式测头跟踪测量
该仪器采用无触点式测头进行快速适时跟踪测量。在磨削过程中，操作者可根据仪器显示出的套圈实际宽度尺寸调整砂轮进给量，克服了过去的沿用手动进给试磨法造成的宽度尺寸分散度大的缺陷。
3.2.3 数据显示稳定、灵敏度高
该仪器还具有数据显示稳定、灵敏度高、示值范围宽（0-4mm）和误差小（±0.01mm）等特点。
4 使用效果
使用该主动测量仪，大大缩小了工件宽度尺寸分散度，消除了因端面过磨或欠磨而造成的废品或返修品。为后工序提高产品质量奠定了良好的基础，节约了工时，提高了生产效率。以197726轴承内圈为例。其宽度尺寸分散度由过去0.06mm降到0.03mm，生产效率提高20％以上。
3.2 仪器的主要特点
3.2.1 以标准量块作为基准
该仪器所采用的校准方法与传统的检验方法类似，即以标准量块作为基准，但是，它不用百分表来指示套圈的实际宽度偏差，而是用光电传感器和计算机来完成这一功能。
3.2.2 用无触点式测头跟踪测量
该仪器采用无触点式测头进行快速适时跟踪测量。在磨削过程中，操作者可根据仪器显示出的套圈实际宽度尺寸调整砂轮进给量，克服了过去的沿用手动进给试磨法造成的宽度尺寸分散度大的缺陷。
3.2.3 数据显示稳定、灵敏度高
该仪器还具有数据显示稳定、灵敏度高、示值范围宽（0-4mm）和误差小（±0.01mm）等特点。
4 使用效果
使用该主动测量仪，大大缩小了工件宽度尺寸分散度，消除了因端面过磨或欠磨而造成的废品或返修品。为后工序提高产品质量奠定了良好的基础，节约了工时，提高了生产效率。以197726轴承内圈为例。其宽度尺寸分散度由过去0.06mm降到0.03mm，生产效率提高20％以上。
来源：《轴承》2000年第3期