一种快速确定大或重型轴类锻件装夹中心的装置及方法

1.本发明涉及重型工件机械加工技术领域，尤其涉及对重型工件装夹技术和装置。


背景技术：

2.在重型工件机械加工领域，在机床加工零件之前，需要对重型工件确定装夹中心。由于重型轴类锻件工件体型大，搬运困难，轴类锻件中间部位阶梯轴直径较大。现有的圆心测量装备和技术无法精确测量出轴类锻件的装夹中心，特别是回转体中间部位阶梯轴的外径圆心。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是，提供一种快速确定大或重型轴类锻件装夹中心的装置及方法，精确快速地测量出轴类锻件的装夹中心，特别是回转体中间部位阶梯轴的外径圆心。
4.为解决上述技术方案，本发明采用如下技术方案：
5.一种快速确定大型轴类锻件外径圆心或装夹中心的装置，其特征在于：
6.包括激光水平仪(5)和带有磁力吸座的旋转支架；
7.所述带有磁力吸座的旋转支架包括磁力吸座(1)、端面圆心指引轴(2)、吸座支架(3)、旋转支架(4)；
8.旋转支架(4)为一个可伸缩的旋转支架，一端为圆心连接端，另一端为可绕圆心连接端轴心旋转的伸缩臂，伸缩臂末端设置所述激光水平仪(5)，圆心连接端的轴心与伸缩臂垂直设置；
9.端面圆心指引轴(2)的一端为尖头，另一端通过可旋转地连接在旋转支架(4)的圆心连接端上，圆心连接端和端面圆心指引轴(2)同心设置以使旋转支架(4)可以围绕着端面圆心指引轴(2)进行360
°
旋转；
10.伸缩臂的长度大于轴类锻件的最大半径且在其外表面附有刻度尺；
11.吸座支架(3)是一个l型支架，l型一端与所述端面圆心指引轴(2)平行且末端连接磁力吸座(1)，l型另一端末端垂直连接在端面圆心指引轴(2)上，磁力吸座(1)与端面接触的外端面与端面圆心指引轴(2)的尖头平齐设置。
12.上述技术方案中，端面圆心指引轴(2)的另一端通过旋转轴承可旋转地连接在旋转支架(4)的圆心连接端上。
13.上述技术方案中，所述旋转支架(4)设定为围绕着端面圆心指引轴(2)进行周向360
°
旋转。
14.上述技术方案中，激光水平仪(5)通过伸缩臂的伸缩动作以及周向旋转动作调节激光在轴类锻件径向上的合适位置。
15.上述技术方案中，所述伸缩臂为滑动式伸缩卡尺结构。
16.一种利用上述装置快速确定大型轴类锻件外径圆心或装夹中心的方法，其特征在
于利用激光在端面水平仪在轴类锻件端面进行照射，在端面产生3组相互交叉垂直的激光线，并且使交叉点上下和左右相等，3个交叉点所形成的区域圆就是两端圆心所在的区域；
17.之后在轴类锻件的一端，在轴类锻件的周围沿母线方向照射一条激光线，量取该激光线与另一侧端面处阶梯轴段表面的距离，旋转一点再次测量其余母线方向激光线距离另一侧端面处阶梯轴段表面的距离，使所有测量的距离相等并进一步确定两端圆心位置；
18.最后依次量取两端面之间其余阶梯轴段的距离，查看两端圆心是否符合实际加工要求。
19.上述技术方案中，包括如下具体步骤：
20.s1：在轴类锻件的一端，利用激光水平仪在该一端部表面形成两条相互交叉垂直的激光投影直线l1和l2，利用量尺量取两直线的上下和左右两侧线段长度，移动激光水平仪，使上下和左右两侧线段相等，并标记该两直线的交差点o1；
21.s2：使激光水平仪分别顺时针转动30
°
和逆时针转动15
°
，在该两个角度下的端部表面按步骤s1的方式依次形成并标记另外两个交差点o2和o3；用圆滑的曲线将三个交叉点o1、o2和o3连接起来形成一个区域圆，从而在这个区域圆内初步确定该端部的圆心；
22.s3：将磁力吸座安置在轴类锻件的所述一端，使端面圆心指引轴(2)对准上述步骤s2中的区域圆内，调整旋转支架使激光水平仪与圆心指引轴的距离大于最大阶梯轴段的半径，使激光水平仪在轴类锻件周围沿母线方向射出一条激光线m1，以该激光线m1为基准，测量该激光线与相邻的阶梯轴段外圆表面的距离；
23.s4：继续使旋转支架按照一定的角度进行多次旋转，按照步骤s3的方式在轴类锻件的周围沿母线方向形成设定数量的激光线，从多角度测量各激光线与相邻轴段外圆表面距离；调整激光水平仪的位姿，使上述所测量的激光线与另一端面处阶梯轴段外圆表面的距离相等，并进一步确定所述一端的圆心位置o；
24.s5：重复步骤s1-s4，以另一端面为测量该激光线与相邻的阶梯轴段外圆表面的距离，并进一步确定另一端面的圆心位置；
25.s6：重复步骤s3-s4，依次测量两端面之间所有阶梯轴段外圆表面与激光线的距离，检查距离是否符合实际加工要求，如不符合实际加工要求，调整磁力吸座和端面轴心指引轴的位置，再次重复上述步骤s1-s5，进行依次测量，直至找到符合实际加工的端面圆心。
26.上述技术方案中，步骤s2中，从步骤s1交差点o1在轴类锻件端面上与地面垂直的l1直线位置开始，使激光水平仪分别顺时针转动30
°
和逆时针转动15
°
。
27.上述技术方案中，步骤s4中，所述设定数量为6-10。兼顾测量精度和效率确定沿母线方向形成设定数量的激光线。
28.本发明产生的有益效果是：
29.由此，本发明提供了一种快速确定大型轴类锻件外径圆心的装置和圆心确定方法，利用激光在端面水平仪在轴类锻件端面进行照射，使其产生3组相互交叉垂直的激光线，并且使交叉点上下和左右相等，3个交叉点所形成的区域圆就是两端圆心所在的区域；将磁吸装置放置在轴类锻件的一端，使端面圆心指引轴对准端面圆心，调节旋转支架的长度，使激光水平仪在轴类锻件的周围照射一条激光线，量取该激光线与另一侧端面处阶梯轴段表面的距离，旋转一点再次测量距离，使所有测量的距离相等，固定激光水平仪的位姿，依次量取其余阶梯轴段的距离，查看两端圆心是否符合实际加工要求。
8所示，利用激光水平仪5在轴类锻件端面进行照射，使其产生3组相互交叉垂直的激光线(如图2-3，图2为简化后形成的其中一组相互垂直的激光线；图3为激光水平仪5以一个扇形的方式在回转体端面形成激光线的原理)；并且使各组激光线交叉点上下和左右相等，3个交叉点所形成的区域圆(如图4的o1、o2、o3)就是轴类锻件两端面圆心所在的区域。
48.具体的，上述两端面圆心区域确定过程如下：利用激光水平仪5分别对轴类锻件的一个端面进行垂直端面方向照射(形成o1)、顺时针旋转30
°
和逆时针旋转15
°
照射(分别形成o2和o3)，调节装置高度，使其在轴类锻件一端面处产生3组相互交叉垂直的激光线，并且使交叉点上下和左右相等，3个交叉点所形成的区域圆就是该端面圆心所在的区域。
49.之后，如图5和6所示，将装置放置在轴类锻件6的一端：利用磁力吸座1吸附在轴类锻件6的该一端端面，调整磁力吸座1，使端面圆心指引轴2对准端面圆心所在的区域，调节旋转支架4的伸缩臂长度l(l》轴类锻件的最大半径尺寸)，使激光水平仪5在轴类锻件的周围照射一条激光线m1，量取该激光线m1与另一侧端面处阶梯轴段外圆表面的距离；如图7，使激光水平仪5旋转一定角度，再次测量激光线m2-m6(或更多激光线)与另一侧端面处阶梯轴段外圆表面的距离。
50.之后，如图8，将磁力吸座1放在轴类锻件中间部位的阶梯轴处，调节磁力吸座1位置，使端面圆心指引轴2对准端面圆心；调整旋转支架的伸缩臂长度，使激光水平仪5的位置高度大于最大阶梯轴段的半径，使激光水平仪5在轴类锻件周围射出一条激光线，以该激光线为基准，测量激光线与阶梯轴段外圆表面的距离。
51.调整激光水平仪5照射出激光线的倾斜角度使所有测量的距离相等，确定该端面的圆心，固定激光水平仪5的位姿；依次量取激光线与其余阶梯轴段外圆表面的距离，查看两端面圆心是否符合实际加工要求。
52.上述方法中，具体的细节步骤说明如下：
53.第1步：如图2所示，在轴类锻件6左端，将旋转支架4进行伸长或者缩短，调整激光水平仪5的位置高度，运用激光水平仪5在其左端部表面形成两条相互交叉垂直的直线l1和l2，利用量尺量取交叉点的上下和左右两侧线段长度，移动激光水平仪5，使上下和左右两侧线段相等，并标记该交差点o1；
54.第2步：从交差点o1的l1直线在轴类锻件端面上与地面垂直的位置开始，使激光水平仪5分别顺时针转动30
°
和逆时针转动15
°
，在各角度下的端部表面依次形成两条相互交叉垂直的直线(类似于o1点对应的l1和l2)，利用量尺量取交叉点的上下和左右两侧线段长度，移动激光水平仪，使上下和左右两侧线段相等，并标记该交差点o2和o3。用圆滑的曲线将o1、o2和o3连接起来，大致形成一个区域圆，如图4所示，该端部的圆心就在这个区域圆内。
55.第3步：如图5和6所示，将磁力吸座1安置在轴类锻件的一端61，调整本发明装置的基本位置，使端面圆心指引轴2对准上述步骤中规划的端面圆心的区域圆内。调整旋转支架4伸缩臂的长度，使激光水平仪5与圆心指引轴2的距离大于最大阶梯轴段的半径，使激光水平仪5在轴类锻件周围沿母线方向射出一条激光线m1，以该激光线m1为基准，测量该激光线与相邻的阶梯轴段外圆表面的距离。
56.第4步：如图6和7所示，将磁力吸座1安置在轴类锻件的所述一端61，使旋转支架4按照一定的角度进行多次旋转，在轴类锻件的周围沿母线方向就会形成一定数量的激光线
(m2-m6
……
)，这样就可以更加方便地对轴类锻件进行多角度测量，保证多处激光线与外圆表面等距而进一步确定该所述一端的圆心位置o，减少测量误差，保证测量的准确性。
57.第5步：如图7所示，以图5和6同样的方法测量激光线与另一端面处阶梯轴段62外圆表面的距离，使旋转支架4旋转一定角度，再次测量激光线m1与另一端面处阶梯轴段外圆表面的距离m10，使旋转支架进行多次旋转，并多次测量得到m2和m3或者更多激光线，并依次测量各激光线与相邻轴段外圆表面距离m10-m30
…
。调整激光水平仪5的位姿(调整激光水平仪5照射出激光线的倾斜角度使所有测量的距离相等)，使上述所测量的激光线与另一端面处阶梯轴段外圆表面的距离相等，这样就可以使激光线与轴类锻件的中心轴线平行。确定另一端面的圆心。
58.第6步：运用上述测量的方式方法，如图8所示，依次测量所有阶梯轴段外圆表面(63-67)与激光线的距离，记录距离数据，检查该数据是否符合实际加工要求。如果上述测量的所有阶梯轴段外圆表面与激光线的距离，不符合实际加工要求。调整磁力吸座1和端面轴心指引轴2的位置，再次进行上述步骤，进行依次测量，直至找到符合实际加工的端面圆心。
59.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。