一种用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置

技术领域

本发明涉及一种曲轴的检测工具，更确切地说，是一种用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置。

背景技术

曲轴是内燃发动机中的关键零件之一.也是内燃机中最难加工的工件之一。曲轴在发动机中是将活塞连杆的住复运动变为旋转运动,其在工作过程中会不断承受很大的弯曲应力和扭转应力,且受力情况异常复杂。伴随着汽车工业的发展，我国发动机的曲轴生产得到较大的发展，总量已具相当的规模，无论是设计水平，还是产品品种、质量、生产规模、生产方式都有很大的发展。曲轴在发动机中是承受载荷传递动力的重要零部件，也是发动机五大零部件中最难以保证加工质量的零部件，其性能、水平直接影响整机的性能水平及可靠性。因此，各工业发达国家十分重视曲轴的生产，不断改进其材质及加工手段，以提高其性能水平，满足发动机行业的需要。近年来，我国专业生产内燃机曲轴的厂家通过引进外来技术和自行开发新技术，总体水平有了很大的提高，但是我国的技术水平距世界先进水平还是相差很远，甚至还无法满足我们国内燃机工业技术发展的需要。随着现在发动机的高功率、高扭矩、高转速化的设计，人们对曲轴的性能指标的要求也越来越高，要求其能在高速运行的环境条件下仍然能够平稳、可靠地工作，所以对曲轴的设计有了更高的要求。

曲轴振动会使轴承承受的载荷增加、功率消耗增大、工作时的噪声加大,同时会使零件从总成上松动,产生疲劳失效等问题,最终降低发动机的使用寿命。由于回转部件的震动与其转速的平方成正比,而曲轴是发动机中的高速回转部件,所以,控制其不平衡量就显得尤为重要,曲轴不平衡量的高低对发动机的振动、运行平稳性及寿命都有很大的影响。但目前市场上关于动平衡机的设计普遍精度不高且效率较低，对曲轴动平衡的检测和校正存在着一定的局限性。

激光打孔是最早达到实用化的高精度激光加工技术,也是激光加工的主要应用领域之一。随着近代工业和科学技术的迅速发展,使用硬度大、熔点高的材料越来越多,而传统的加工方法已不能满足某些工艺要求。这一类的加工任务用常规机械加工方法很困难，有时甚至是不可能的，而用激光打孔则不难实现。激光束在空间和时间上高度集中，利用透镜聚焦，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得105-1015W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度几乎可以在任何材料实行激光打孔，而且与其它方法如机械钻孔、电火花加工等常规打孔手段相比,具有以下显著的优点:1)激光打孔速度快,效率高,经济效益好。由于激光打孔是利用功率密度为l07-109W/cm2的高能激光束对材料进行瞬时作用,作用时间只有10－3-10－5s,因此激光打孔速度非常快。将高效能激光器与的机床及控制系统配合,通过微处理机进行程序控制,可以实现高效率打孔。在不同的工件上激光打孔与电火花打孔及机械钻孔相比,效率提高l0-1000倍。

申请号为200810196570.7的中国发明专利公开了一种利用动平衡机对转子的切削加工方法及专用装置，包括把动平衡机上两支撑点的滚轮架调置等高，将转子安放在动平衡机两支撑点的滚轮架上，转子两端用动平衡机两端顶架顶住，并用动平衡机的压紧架将转子压紧，用动平衡机圈带作为带动转子转动的装置；将放置加工车床的固定架与动平衡机的床身固定，通过加工车床对转子进行切削加工。本发明加工方便，易操作，可以省去拆装叶轮的工序。然而该装置缺乏精度控制，很难实现加工车床的去重和动平衡机的检测耦合，对去重量的把握也较为困难。

申请号为201510102659.2的中国发明专利公开了一种五工位电机转子平衡机，实现了自动化平衡检测，与切削去重，提高了加工效率，加工稳定性好。然而该平衡机其整体结构较为复杂，加工成本较高，且整体体积较大，占用空间较多，同时，该平衡机的检测和切削去重装置中，无任何针对不同型号产品尺寸不同的调节机构，从而导致其只能加工特定的一种产品，兼容性较差，另外，其加工步骤较为复杂，从而导致其加工效率也较低。

申请号为201410754790.2的中国发明专利公开了一种两工位转子钻削去重全自动平衡机，包括机架、平衡测量定位机构、钻削机构、机械旋转臂、转角机构和压紧换向机构，能满足多种产品加工需求，兼容性强，另外，机械旋转臂和压紧换向机构，保证了产品加工工位转换更快捷。然而依靠检测-转位-去重-再检测的方法较为繁琐，加工精度和效率也不高。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置，包含一动平衡机架，所述的动平衡机架上设有一动平衡检测装置和一激光打孔校正装置，

所述的动平衡检测装置包含一导轨，所述的导轨上设有一可移动的电机支架，所述的电机支架的顶部设有一第一电机和一联轴器，所述的联轴器与一曲轴相连接并驱动所述的曲轴旋转，所述的导轨上还设有一可活动的左轴承座和一可活动的右轴承座，所述的左轴承座和右轴承座用于支承所述的曲轴，所述的左轴承座和右轴承座的顶部均设有一铰接连接的轴承座上盖板，所述的轴承座上盖板上均设有一振动传感器，所述的右轴承座上设有一光电传感器，所述的右轴承座的侧部设有一手柄，

所述的激光打孔校正装置包含一激光器、一第一丝杆和一第二丝杠，所述的第一丝杆和第二丝杠17均固定在所述的动平衡机架上，所述的第一丝杆上设有一60°锥面环形反光镜，所述的第二丝杠上设有一可移动的反光镜支架，所述的反光镜支架的顶部设有一150°挡光环、一8°反光镜和一第二电机，所述的第二电机驱动所述的8°反光镜旋转。

本发明的用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置具有以下优点：

1)、该一体化装置提出了一种用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置，利用动平衡检测装置和激光打孔校正装置实现了曲轴动平衡的一体化检测加工。

2)、该一体化装置通过计算机信号控制可旋光路和回转曲轴的同步运动，在检测的同时利用激光打孔装置进行校正，相较于传统的一体化装置提出了一种全新的思路，且具有一定的可行性。

3)、加工流程全自动化操作，减少了人力的浪费，提高了工作效率，保障了使用者的自身安全，提高了零件加工的精准度，整体经济性、安全性、工作效率、精准性以及实用性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明中动平衡检测装置示意图；

图3为图本发明挡光环局部放大示意图；

图4为本发明中可旋光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1至图4所示，一种用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置，包含一动平衡机架1，该动平衡机架1上设有一动平衡检测装置和一激光打孔校正装置。

该动平衡检测装置包含一导轨9，该导轨9上设有一可移动的电机支架13，该电机支架13的顶部设有一第一电机14和一联轴器12，该联轴器12与一曲轴6相连接并驱动该曲轴6旋转，该导轨9上还设有一可活动的左轴承座11和一可活动的右轴承座7，该左轴承座11和右轴承座7用于支承该曲轴6，该左轴承座11和右轴承座7的顶部均设有一铰接连接的轴承座上盖板4，该轴承座上盖板4上均设有一振动传感器3，该右轴承座7上设有一光电传感器8，该右轴承座7的侧部设有一手柄10。

该激光打孔校正装置包含一激光器20、一第一丝杆5和一第二丝杠17，该第一丝杆5和第二丝杠17均固定在该动平衡机架1上，该第一丝杆5上设有一60°锥面环形反光镜2，该第二丝杠17上设有一可移动的反光镜支架15，该反光镜支架15的顶部设有一150°挡光环18、一8°反光镜19和一第二电机16，该第二电机16驱动该8°反光镜19旋转。

下面介绍该用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置的工作方式。

在装夹之前，需要在曲轴6上预先安装好轴承，并在曲轴6的右端涂上一道反光标记作为标志位，使光电传感器8能够采集转速及相位信息。

预安装完成后，首先拉下手柄10，打开轴承座上盖板4，从右侧将预安装好的曲轴6移送至右轴承座7与左轴承座11之间，合上左右两个轴承座上盖板4，合上手柄10压紧固定。然后，启动第一电机14，转速为1000r/min，待转速达到并稳定一段时间后，振动传感器3会收集振动信号，光电传感器8会收集曲轴6的转速信息以及相位信息，将各传感器采集的信号输入至计算机中进行分析，求得不平衡质量的大小及相位，两个平衡面分别设置在两个平衡块中心所在的平面，根据双面动平衡公式计算减重的相位与大小，计算机21将控制信号反馈至第一丝杠5、第二丝杠17、第二电机16，由第一丝杠5、第二丝杠17将60°锥面环形反光镜2移动至待校正的平衡面，同时第一丝杠5会同步运动以保持8°反光镜19与60°锥面环形反光镜2的距离不变。再后，第二电机16收到控制信号后，会控制8°反光镜19的转速稳定在1000r/min，实现与曲轴6同步转动，并且还要由计算机控制同步后8°反光镜19与曲轴6的相对相位，保证激光准确、稳定地照射在需要减重的位置。最后，打开激光器20，开始减重，由计算机实时检测动不平衡量，完成动平衡的校正。

整个过程基本实现了全自动化，且相较于传统的动平衡机的先检测后停机切削，本发明可实现边检测动平衡检测和激光打孔校正的同步加工，缩减了停机减重再启动检测的时间，缩短了动平衡时间，提高了加工效率。由于实现了其他流程的全自动操作，提升了动平衡机的安全性、工作效率、精准度以及实用性。

该一体化装置的有益效果是：

1)、该一体化装置提出了一种用于曲轴的动平衡检测与激光打孔校正一体化装置，利用动平衡检测装置和激光打孔校正装置实现了曲轴动平衡的一体化检测加工。

2)、该一体化装置通过计算机信号控制可旋光路和回转曲轴的同步运动，在检测的同时利用激光打孔装置进行校正，相较于传统的一体化装置提出了一种全新的思路，且具有一定的可行性。

3)、加工流程全自动化操作，减少了人力的浪费，提高了工作效率，保障了使用者的自身安全，提高了零件加工的精准度，整体经济性、安全性、工作效率、精准性以及实用性较高。

不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。