一种辊轴的同轴粘接方法、设备及介质与流程

本技术涉及碳纤维复合材料成型与精密装配，尤其涉及一种辊轴的同轴粘接方法、设备及介质。

背景技术：

1、碳纤维复合材料辊轴由轻质高强的碳纤维复合材料辊筒与两端的金属轴头组装而成，具有转动惯量低、比模量高、自重变形小等优势，是制箔、制膜、造纸、非织造布及印刷等行业高速卷材生产设备中的核心功能部件。该类辊轴的运行精度直接决定了卷材产品的生产质量与设备的使用寿命，而辊筒与两端轴头的粘接装配工序，则是决定辊轴最终精度的关键环节。粘接后两端的同轴度、轴向角度一致性以及胶层均匀性，直接影响着辊轴的跳动精度、临界转速、振动特性及轴承寿命。

2、目前，行业内普遍采用人工分步粘接工艺，即先完成辊筒一端轴头的粘接并等待胶液固化，再进行另一端轴头的粘接操作。然而，这种分步粘接方式存在难以克服的技术缺陷。由于分步粘接无法保证两端轴头在粘接过程中的轴向角度一致性与同轴度，尤其是针对大长径比的碳纤维辊筒，第一步粘接中产生的微小角度偏差会在第二步粘接时被辊筒长度大幅放大，最终导致成品径向跳动和直线度超标。此外，现有粘接过程高度依赖人工经验控制涂胶量，两端粘接面的涂胶量及胶层铺展均匀性无法得到精准管控，胶层厚度不均会直接引发轴头与辊筒配合偏心，进一步加剧同轴度偏差。

3、因此，如何实现大长径比碳纤维复合材料辊轴两端轴头的高精度同轴粘接，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种辊轴的同轴粘接方法、设备及介质，用以解决如下技术问题：如何实现大长径比碳纤维复合材料辊轴两端轴头的高精度同轴粘接。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种辊轴的同轴粘接方法，应用于同轴粘接工装，所述同轴粘接工装包括：底座、同轴固定设置于底座两端的左顶尖座与右顶尖座、激光干涉仪、分别与左顶尖座和右顶尖座对应连接的左伺服滑台与右伺服滑台、安装于底座中部的辊筒径向夹持组件、计量式自动涂胶设备、分别安装于工装两端的激光位移传感器、用于驱动各设备的伺服控制系统，方法包括：在接收到用户的粘接启动指令后，通过所述伺服控制系统驱动所述激光干涉仪对所述左顶尖座与所述右顶尖座的基准轴线进行同轴度校准，并对通过所述辊筒径向夹持组件固定于底座的辊筒进行辊筒轴线与所述基准轴线的同轴度校准，以及对通过所述左伺服滑台和所述右伺服滑台分别夹持的两端合金轴头进行轴头轴线与所述基准轴线的同轴度校准；在同轴度校准完成后，通过所述伺服控制系统驱动所述计量式自动涂胶设备对所述辊筒两端粘接内孔以及所述两端合金轴头的粘接轴颈分别进行定量涂胶；在涂胶完成后，通过所述伺服控制系统驱动所述左伺服滑台和所述右伺服滑台以相同推进参数同步推进所述两端合金轴头进入辊筒粘接内孔，并在推进至预设深度后锁止限位机构进行保压；在保持锁止状态下进行恒温恒湿固化，并在固化过程中通过所述激光位移传感器实时监测两端轴头的径向跳动数据与轴向位置变化数据；当所述伺服控制系统根据所述径向跳动数据和所述轴向位置变化数据计算得到的同轴度偏差值超过预设偏差阈值时，控制对应伺服滑台自动调整对应轴头的位置以进行动态补偿，直至固化完成。

3、可选的，通过所述伺服控制系统驱动所述激光干涉仪对所述左顶尖座与所述右顶尖座的基准轴线进行同轴度校准，具体包括：通过所述激光干涉仪分别采集所述左顶尖座的顶尖轴线在三维空间中的第一空间直线数据，以及所述右顶尖座的顶尖轴线在三维空间中的第二空间直线数据；将所述第一空间直线数据与所述第二空间直线数据传输至所述伺服控制系统，以计算所述第一空间直线数据与所述第二空间直线数据之间的空间夹角偏差值与空间距离偏差值；根据计算得到的空间夹角偏差值与空间距离偏差值，通过所述伺服控制系统驱动所述左顶尖座或所述右顶尖座的微调机构，对所述第一空间直线数据或所述第二空间直线数据的空间姿态进行迭代调整，直至所述空间夹角偏差值与所述空间距离偏差值均降低至预设的第一阈值范围内。

4、可选的，对通过所述辊筒径向夹持组件固定于底座的辊筒进行辊筒轴线与所述基准轴线的同轴度校准，以及对通过所述左伺服滑台和所述右伺服滑台分别夹持的两端合金轴头进行轴头轴线与所述基准轴线的同轴度校准，具体包括：通过所述激光干涉仪分别采集固定于底座中部的辊筒的内孔轴线在三维空间中的辊筒轴线数据，以及采集分别夹持于所述左伺服滑台和所述右伺服滑台上的两端合金轴头在三维空间中的轴头轴线数据；将所述辊筒轴线数据传输至所述伺服控制系统，以计算所述辊筒轴线数据与所述基准轴线数据之间的第一径向偏移量与第一角度偏移量，并驱动所述辊筒径向夹持组件对辊筒的位置进行微调，直至所述第一径向偏移量与所述第一角度偏移量降低至预设的第二阈值范围内；以及将所述轴头轴线数据传输至所述伺服控制系统，以计算所述轴头轴线数据与所述基准轴线数据之间的第二径向偏移量与第二角度偏移量，并驱动所述左伺服滑台或所述右伺服滑台对轴头的夹持姿态进行微调，直至所述第二径向偏移量与所述第二角度偏移量降低至所述第二阈值范围内。

5、可选的，通过所述伺服控制系统驱动所述计量式自动涂胶设备对所述辊筒两端粘接内孔以及所述两端合金轴头的粘接轴颈分别进行定量涂胶，具体包括：从所述伺服控制系统的工艺参数数据库中读取针对当前粘接任务预设的标准胶层设计厚度数据、所述辊筒粘接内孔的有效粘接面积数据以及所述两端合金轴头粘接轴颈的有效粘接面积数据；根据所述标准胶层设计厚度数据与所述有效粘接面积数据，确定单端粘接面的标准涂胶量数据；通过所述伺服控制系统驱动所述计量式自动涂胶设备按照所述标准涂胶量数据，以相同的出胶速度和出胶轨迹，分别对所述辊筒两端粘接内孔以及所述两端合金轴头的粘接轴颈进行螺旋式定量涂胶；在涂胶过程中，通过所述计量式自动涂胶设备内置的流量传感器实时监测实际出胶量数据，并根据所述实际出胶量数据实时调节出胶速度，以保证所述实际出胶量数据与所述标准涂胶量数据的偏差值小于预设的涂胶精度阈值。

6、可选的，通过所述伺服控制系统驱动所述左伺服滑台和所述右伺服滑台以相同推进参数同步推进所述两端合金轴头进入辊筒粘接内孔，并在推进至预设深度后锁止限位机构进行保压，具体包括：通过所述伺服控制系统向所述左伺服滑台和所述右伺服滑台分别发送相同的推进速度指令与相同的推进位移指令，以推进所述两端合金轴头向所述辊筒粘接内孔接近；当推进至轴头定距结构与辊筒端面接触的预设深度时，触发所述伺服控制系统向所述左伺服滑台和所述右伺服滑台的限位机构发送锁止指令，并维持预设的保压压力数据进行保压，使胶液在粘接界面均匀铺展形成标准厚度的胶层。

7、可选的，在保持锁止状态下进行恒温恒湿固化，并在固化过程中通过所述激光位移传感器实时监测两端轴头的径向跳动数据与轴向位置变化数据，具体包括：在所述限位机构保持锁止状态后，启动与所述同轴粘接工装连接的恒温恒湿固化设备，并基于预设的固化温度变化曲线与固化湿度变化曲线对粘接区域进行分段式控温控湿固化处理；在固化处理过程中，通过分别安装于工装两端的所述激光位移传感器，以预设的采样频率，连续采集所述两端合金轴头上预设监测点的径向距离变化序列与轴向距离变化序列；将所述径向距离变化序列与所述轴向距离变化序列分别转换为以时间为索引的径向跳动数据集与轴向位置变化数据集。

8、可选的，根据所述径向跳动数据和所述轴向位置变化数据计算得到同轴度偏差值，具体包括：采用滑动平均滤波算法对所述径向跳动数据集进行处理，以获得去干扰数据集，并确定所述去干扰数据集中的最大值与最小值的差值，以获得所述两端合金轴头分别对应的径向同轴度偏差数据；计算所述轴向位置变化数据集的平均值，以获得所述两端合金轴头分别对应的轴向位置偏差数据；将所述径向同轴度偏差数据和所述轴向位置偏差数据按照预设的权重系数进行加权融合计算，以获得所述两端合金轴头分别对应的同轴度偏差值。

9、可选的，控制对应伺服滑台自动调整对应轴头的位置以进行动态补偿，直至固化完成，具体包括：当所述对应轴头的同轴度偏差值超过所述预设偏差阈值时，根据所述径向同轴度偏差数据确定所述对应轴头在径向平面内的偏移量，并根据所述轴向位置偏差数据确定调整对象在轴向方向上的偏移量，以生成包含径向补偿分量与轴向补偿分量的三维补偿位移矢量；根据所述三维补偿位移矢量解析出对应伺服滑台的运动步长，并转换为伺服电机驱动器的脉冲序列指令；基于所述脉冲序列指令，通过所述伺服电机驱动器驱动所述对应轴头所连接的对应伺服滑台沿所述三维补偿位移矢量方向运动所述运动步长；在完成单次动态补偿后，通过所述伺服控制系统重新获取实时监测的径向跳动数据与轴向位置变化数据，并重复执行同轴度偏差值计算、阈值比较、补偿位移矢量生成与伺服滑台驱动的闭环控制过程，直至固化完成。

10、第二方面，本技术实施例还提供了一种辊轴的同轴粘接设备，设备包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如上述任一项的一种辊轴的同轴粘接方法。

11、第三方面，本技术实施例还提供了一种计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被执行时，实现如上述任一项的一种辊轴的同轴粘接方法。

12、本技术实施例提供的一种辊轴的同轴粘接方法、设备及介质，具有以下有益效果：通过双端同步粘接控制方案，实现了两端轴头的同步定位、同步推进与同步保压固化，彻底消除了传统分步粘接工艺中因先后顺序导致的轴向角度偏差，尤其适用于大长径比辊轴的高精度装配。同时，本发明结合计量式自动涂胶设备与轴头预设定距结构，实现了胶层厚度的事前定量计算与机械精准控制，有效解决了人工涂胶导致的胶厚不均及轴头偏心问题。在固化过程中，通过激光位移传感器实时监测两端轴头的径向跳动与轴向位置变化，并利用伺服控制系统进行动态补偿，能够有效抵消胶液固化收缩带来的位置偏移，确保同轴度在全过程中的稳定保持。