專利名稱：內孔直線溝道的在線定位系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及數控加工過程中，被加工工件的定位方法。特別是內孔直線溝道加工過程中的定位及找正。
背景技術：
汽車無級變速器(CVT)錐盤是CVT系統中的關鍵零件，該零件形狀復雜，加工難度較大。為保證加工精度和生產效率，需要車、磨復合加工裝備才能滿足生產要求。目前只有德國、日本等少數發達國家能夠生產，其核心技術對外保密。如圖1所示的CVT錐盤，內孔中有均勻分布的需要精密磨削的直線溝槽1，為提高磨削效率，在毛坯制造時預先加工有直線溝道，溝道磨削余量在0.2mm以內。為保證磨削精度和磨削效率，在進行溝道磨削之前必須對內孔直線溝道進行快速、精確定位和找正。在數控機床工件找正、定位時通常采用接觸式尋邊器。該方法在定位時，由于溝道有突起，工作時傳感器可能會被損壞。圖像處理的方法也可用于定位，但該方法的成本較高，具有較高防護等級的攝像裝置通常價格十分昂貴，而且圖像處理需要較為復雜的硬件系統和處理算法。為此，實用新型了一種內孔直線溝道的在線定位系統，能夠方便地對工件進行定位。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種內孔直線溝道的在線定位系統，用以解決現有定位技術復雜、成本高的問題。為實現上述目的，本實 用新型的方案是:內孔直線溝道的在線定位系統，包括:內孔直線溝道的在線定位系統，包括:一個試驗臺架，用于固定發射器和接收器，并且旋轉待定位工件；發射器用于發射光束照射待定位的工件的內孔端面，接收器用于接收反射光線，所述光束平行于待定位工件旋轉軸線，垂直于內孔端面；編碼器，用于測量待定位工件旋轉角度；編碼器、接收器均連接控制系統，控制系統用于監測接收器輸出、編碼器輸出并進行定位計算。試驗臺架至少應該包括一個用于固定光電開關傳感器的刀架檢測工位、一個用于選擇待定位工件的轉臺，一個安裝在轉臺上的編碼器。所述轉臺上設有卡裝待測試工件的卡盤和驅動卡盤旋轉的電機。所述控制系統輸出電機控制信號，控制連接所述電機。所述接收器輸出為經過光電轉換的電信號輸出。所述控制系統包括采集模塊和數控計算機。本實用新型通過光電式開關傳感器與編碼器配合便實現了直線溝道的定位，方法操作簡單、適應性強，結果準確可靠，成本低廉。

圖1 (a)、圖1 (b)分別是CVT錐盤的內孔端面圖和直線溝道局部示意圖；[0014]圖2是實施例1的定位原理圖；圖3是在線定位系統結構圖；圖4是發射器、接收器與CVT錐盤相對位置圖；圖5是光束軌跡示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。本實用新型的方法適用于內孔上開設直線溝道的工件，對直線溝道進行定位和找正以適用于數控機床的后續磨削或其他操作。內孔直線溝道的在線定位系統由以下幾部分組成:一個試驗臺架，用于固定發射器和接收器，并且旋轉待定位工件；發射器用于發射光束照射待定位的工件的內孔端面，接收器用于接收反射光線，所述光束平行于待定位工件旋轉軸線，垂直于內孔端面；編碼器，用于測量待定位工件旋轉角度；發射器和接收器連接控制系統，控制系統用于監測接收器輸出，并根據接收器輸出進行定位計算。如圖3，發射器和接收器被構造為一個光電開關傳感器14，檢測電路15將光電轉換之后的電信號傳輸到控制系統。試驗臺架至少應該包括一個用于固定光電開關傳感器的刀架檢測工位16、一個用于選擇待定位工件的轉臺，一個安裝在轉臺上的編碼器10。轉臺上設有卡裝待測試工件13的卡盤12和驅動卡盤旋轉的電機11。編碼器也將輸出送入控制系統。控制系統包括采集模塊和數控計算機。控制系統可采用數控系統，輸出電機控制信號，控制連接所述電機。定位算法作為數控系統軟件的子模塊，安裝在數控計算機中，通過編程實現。 定位方法介紹以帶直線溝道的工件為待定位工件，如CVT錐盤。CVT錐盤零件的結構如附圖1所示，其中心有一通孔，內孔一周分布有多個直線溝道。每個直線溝道之間都是等間距的，因此在定位時只需對找到一個直線溝道的中心線位置，就可以計算出余下溝道的中心線位置。發射器、接收器與CVT錐盤相對位置如圖4所示(虛線表示發射和反射光束)，發射器發射光束與CVT錐盤轉軸平行，垂直于內孔端面，光束運動軌跡光束運動軌跡是以轉軸為圓心的同心圓，且必定與直線溝道輪廓有兩個交點，如圖5所示的三條同心圓軌(1、I1、III)跡都可以，但超出直線溝道輪廓顯然是不行的。CVT錐盤的內孔端面可以形成有效的漫反射表面，因此設計了基于漫反射光電式開關的定位方法。在線定位方法的工作原理為:首先定義光電開關的兩個狀態，當光束照射在內孔端面時為低電平，計為O;當光束照射進溝道內則觸發為高電平，計為I。工作中，從編碼器的零位位置起始沿一個方向旋轉錐盤，當采集到低電平時停止，計當前為初始位置，編碼器脈沖數Ni。再次旋轉錐盤，讓光束沿著內孔端面照射，當光束照射至溝道位置時觸發高電平，并記錄當前編碼器脈沖數N2;當光束移出溝道重新照射在內孔端面則變為低電平，記錄當前編碼器脈沖數N3。工作中的時序關系如附圖2所示，黑色點表示內孔端面部分，空心點表示直線溝道內側部分。根據記錄的起點、上升沿和下降沿對應的編碼器脈沖數，可以計算出內孔溝道中心線的位置(單位:角度)。設編碼器一個圓周輸出脈沖數為N，計算方法如下:[0026]初始位置:^
權利要求1.內孔直線溝道的在線定位系統，其特征在于，包括: 一個試驗臺架，用于固定發射器和接收器，并且旋轉待定位工件；發射器用于發射光束照射待定位的工件的內孔端面，接收器用于接收反射光線，所述光束平行于待定位工件旋轉軸線，垂直于內孔端面； 編碼器，用于測量待定位工件旋轉角度； 編碼器、接收器均連接控制系統，控制系統用于監測接收器輸出、編碼器輸出并進行定位計算。
2.根據權利要求1所述的內孔直線溝道的在線定位系統，其特征在于，試驗臺架至少應該包括一個用于固定光電開關傳感器的刀架檢測工位、一個用于選擇待定位工件的轉臺，一個安裝在轉臺上的編碼器。
3.根據權利要求2所述的內孔直線溝道的在線定位系統，其特征在于，所述轉臺上設有卡裝待測試工件的卡盤和驅動卡盤旋轉的電機。
4.根據權利要求3所述的內孔直線溝道的在線定位系統，其特征在于，所述控制系統輸出電機控制信號，控制連接所述電機。
5.根據權利要求2所述的內孔直線溝道的在線定位系統，其特征在于，所述接收器輸出為經過光電轉換的電信號輸出。
6.根據權利要求3所述的內孔直線溝道的在線定位系統，其特征在于，所述控制系統包括采集模塊和數控計算機。
專利摘要本實用新型涉及內孔直線溝道的在線定位系統，用以解決現有定位技術復雜、成本高的問題。本實用新型首先用光電式開關傳感器的發射器照射待定位的工件的內孔端面；然后用設置在工件軸上的編碼器進行計數；最后計算直線溝道中心線位置。本實用新型通過光電式開關傳感器與編碼器配合便實現了直線溝道的定位，方法操作簡單、適應性強，結果準確可靠，成本低廉。
文檔編號B24B49/12GK203109756SQ201320121430
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月15日 優先權日2013年3月15日
發明者楊芳, 李濟順, 劉春陽, 隋新, 王大舉, 馬偉, 薛玉君 申請人:河南科技大學