風(fēng)機(jī)主軸的現(xiàn)場(chǎng)高效檢測(cè)

郭君渝 石小兵

(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司，四川618000)

中國(guó)二重自2007年開始以技術(shù)引進(jìn)方式與國(guó)外某公司合作制造風(fēng)機(jī)主軸，并逐步實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，截至2010年累計(jì)制造500多件。

該風(fēng)機(jī)主軸設(shè)計(jì)精度高、標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)，機(jī)械加工檢驗(yàn)項(xiàng)目共有118項(xiàng)，其中包括尺寸公差78項(xiàng)，形位公差24項(xiàng)。由于生產(chǎn)批量大、檢驗(yàn)項(xiàng)目多，要求在確保檢驗(yàn)質(zhì)量的前提下提高檢驗(yàn)效率，以確保產(chǎn)品按期交付。本文對(duì)主軸重要部分的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)進(jìn)行了介紹。

1 軸徑檢測(cè)

1.1 軸頸尺寸檢測(cè)

軸徑尺寸為主軸安裝軸承和聯(lián)軸器的關(guān)鍵尺寸，主要有?420g6、?440g6、?440r6、?441r6、?630r7等尺寸。由于對(duì)這些尺寸加工方式均采用“以車代磨”精加工，容易產(chǎn)生尺寸超差，必須逐一嚴(yán)格檢測(cè)。若采用傳統(tǒng)的外徑千分尺檢測(cè)，雖然量具通用性較強(qiáng)，但量具校對(duì)費(fèi)時(shí)，操作誤差敏感。最終決定采用國(guó)外某公司出品的專用數(shù)顯外徑千分尺測(cè)量。數(shù)顯千分尺為1套共4副，每個(gè)測(cè)量尺寸配備1個(gè)千分尺和1個(gè)校對(duì)架。這種千分尺可沿圓周可自動(dòng)定位，使用時(shí)先將千分尺放在校對(duì)架上仔細(xì)調(diào)整對(duì)零，然后再穩(wěn)固地卡在零件上，讀取表頭數(shù)據(jù)。使用專用數(shù)顯外徑千分尺能夠精確、快捷地測(cè)量出軸徑尺寸，大大減少了操作誤差，明顯提高了檢測(cè)效率

1.2 軸徑形位誤差檢測(cè)。

2 孔系檢測(cè)

主軸的孔系主要分布在法蘭端面上，螺紋孔和光孔主要用于輪轂及其它零部件的聯(lián)結(jié)。由于主軸在風(fēng)機(jī)裝配廠只完成部件裝配，整機(jī)聯(lián)裝需要在風(fēng)場(chǎng)的塔架上完成，因此對(duì)孔系的尺寸和位置度要求均很嚴(yán)格，不允許帶“病”出廠。

2.1 螺紋孔及光孔尺寸檢測(cè)

該風(fēng)機(jī)主軸上各種螺紋孔的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是不僅螺紋精度和配合公差均為6H，而且螺紋深度也有公差要求。這種情況在一般的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中是很少見的，給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)增加了難度。

2.2 孔系位置度檢測(cè)

主軸在主機(jī)裝配廠和風(fēng)場(chǎng)塔架上能否順利完成與輪轂、端面鍵等零部件的組裝，與各個(gè)聯(lián)結(jié)孔、銷孔、螺孔的位置度誤差直接相關(guān)，所以在出廠前必須嚴(yán)格檢驗(yàn)?？紫滴恢枚葯z測(cè)有兩種方案可選擇，一是在大型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上檢測(cè)，二是采用激光跟蹤儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。前者設(shè)備精度高，檢測(cè)結(jié)果受操作人員技能水平影響較小，但占用時(shí)間較長(zhǎng)、費(fèi)用偏高；后者設(shè)備移動(dòng)方便、檢測(cè)速度快、檢測(cè)成本低，但檢測(cè)結(jié)果受操作人員技能水平影響較大。綜合考慮生產(chǎn)批量、檢測(cè)周期、檢測(cè)成本等因素，最終決定在生產(chǎn)線上配置一臺(tái)Leica AT901-MR激光跟蹤儀，專門用于孔系位置度誤差檢測(cè)。

設(shè)計(jì)要求M20螺孔對(duì)A-D軸心線和C端面所確定的理想位置的偏移分別不大于0.5 mm和0.3 mm。首先，根據(jù)圖紙對(duì)M20螺孔要求，以法蘭外端面為X-Y平面、以軸徑軸線為Z軸，建立X-Y-Z坐標(biāo)系，如圖1所示，并計(jì)算出各個(gè)螺孔在坐標(biāo)系中的理論坐標(biāo)值。檢測(cè)時(shí)，將已精加工的主軸自由放置在專用托架上，用激光棱鏡反射球?qū)S徑A、D基準(zhǔn)處和法蘭外端面多點(diǎn)采樣，建立相同的X-Y-Z坐標(biāo)系。隨后采用棱鏡反射球或T-Probe檢測(cè)出各螺孔在坐標(biāo)系中的實(shí)測(cè)值，并與理論坐標(biāo)值進(jìn)行比較，按照公式Δf=2(Δfx2+Δfy2)1/2計(jì)算出各個(gè)螺孔的位置度誤差。在實(shí)際測(cè)量中，為了盡量減少螺孔端面處螺紋尖角對(duì)于采樣精度的影響，專門設(shè)計(jì)了各種螺孔位置度檢驗(yàn)棒，將其旋入要檢測(cè)的螺孔中，避免了使用棱鏡反射球直接對(duì)螺孔位置采樣。使用T-Probe間接對(duì)檢驗(yàn)棒位置采樣，還能順利解決“隱藏點(diǎn)浮現(xiàn)”的檢測(cè)難點(diǎn)。

X坐標(biāo)理論值為X1=R×sinλ，Y坐標(biāo)理論值為Y1=R×cosλ。采樣后得到坐標(biāo)實(shí)測(cè)值Xs、Ys，計(jì)算得出坐標(biāo)值偏差Δfx=Xs-X1，Δfy=Ys-Y1，最終計(jì)算得出M20螺孔位置度誤差Δf=2(Δfx2+Δfy2)1/2。

3 表面粗糙度檢測(cè)

該風(fēng)機(jī)主軸對(duì)表面粗糙度的設(shè)計(jì)要求比較特殊，主軸某些表面不是按傳統(tǒng)方式加工的“越光越好”，而是控制在一定的范圍內(nèi)，例如?630r7、?440r6外圓要求為Rz3.15 μm～Rz6.3 μm。如果采用常規(guī)目測(cè)方法或利用粗糙度對(duì)比樣板，不易判定加工是否合格?，F(xiàn)場(chǎng)使用Marsurf PS1粗糙度測(cè)量?jī)x檢測(cè)精加工表面，能夠準(zhǔn)確測(cè)量出主軸表面粗糙度。

圖1 M20螺孔檢測(cè)的坐標(biāo)系設(shè)定Figure 1 Establishment of M20 screw inspection coordinate

[1] 宮靖遠(yuǎn)，等.風(fēng)電場(chǎng)工程技術(shù)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2] 李新勇，趙志平.2012機(jī)械制造質(zhì)量檢測(cè)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.