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前言：

便攜式鏜孔機主要應用于大型重工行業(yè)，例如：船舶加工制造業(yè)、軍事加工制造業(yè)、核電產業(yè)等大型難加工，且加工精度要求特別高的行業(yè)。鏜孔加工過程中鏜桿軸線的位置決定了加工后孔的位置精度，同時對加工孔的形狀精度也有直接影響^[u。目前國內便攜式鏜孔機的定心方式均采用手動測量、人工估算、手動調整的定心方法,特別是針對有磨損的大型深孔修復時，使用這種調整方法不僅效率低、工人勞動強度大、定位精度差,而且工件加工后易產生廢品，導致巨大浪費^[3];對于空間位置有限深孔或盲孔，受條件限制工人無法安裝操作時，這就需要運用自動化手段實現(xiàn)鏜孔機自動定心^[44。因此，開發(fā)便攜式鏜孔機的在線檢測自動定心系統(tǒng)是現(xiàn)場加工行業(yè)的自動化發(fā)展的需求，對現(xiàn)場加工行業(yè)的發(fā)展有重要的推動作用。

依據(jù)現(xiàn)場加工環(huán)境，以及系統(tǒng)安裝條件為了實現(xiàn)便攜式鏜孔機的自動定心功能，設計如圖1所示的便攜式鏜孔機測控系統(tǒng)圖。

該加工中心的在線檢測系統(tǒng)采用激光位移傳感器的非接觸式測量方式，通過多次測量調整來實現(xiàn)自動定心功能。測控系統(tǒng)主要分為三大模塊:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、運動調整模塊。

數(shù)據(jù)采集模塊：在選定的測量截面內控制刀架旋轉從而帶動激光位移傳感器圓周運動，完成對工件內腔的圓周掃描，采集得到!一組距離數(shù)據(jù);運用無線傳輸技術將這些數(shù)據(jù)傳輸給上位機，并存儲在上位機中。通過對多個截面的圓周掃描后，得到多組原始數(shù)據(jù)點，實現(xiàn)對工件內腔原始數(shù)據(jù)的采集。

數(shù)據(jù)處理模塊:上位機對工件內腔原始數(shù)據(jù)進行合理的運算處理，計算出每個檢測截面的圓心位置，然后通過擬合運算擬合出工件內腔的虛擬軸線；根據(jù)內腔虛擬軸線與鏜桿軸線的空間位置關系，在上（下）調整面內計算出虛擬軸線點和鏜桿軸線點的空間位置偏差量。

運動調整模塊：上位機將空間位置偏差量傳輸給運動控制器，經過運動控制器的運算插補后，將插補信息傳輸給驅動裝置，驅動裝置驅使執(zhí)行部件運動帶動鏜桿運動，從而實現(xiàn)鏜桿的空間位置調整。

便攜式鏜孔機自動定心過程為：首先，對進行機械本體各部件進行安裝，然后進行測控系統(tǒng)的安裝，將水平傾角傳感器、激光位移傳感器、角度編碼器和壓力傳感器等檢測元件以及各執(zhí)行機構的電氣元件同控制系統(tǒng)進行連接，形成一個閉環(huán)控制的測控系統(tǒng)。其次，標定激光位移傳感器發(fā)光點距主軸軸心的距離為K)，獲取一個原始距離值。以水平傾角傳感器檢測方向為標準，標定坐標系方向，并建立測量坐標系。最后，通過激光位移傳感器對工件原始內腔的逐層旋轉掃描如圖2所示。

獲取工件內腔的原始數(shù)據(jù)；將得到的每層原始數(shù)據(jù)運用最小二乘法進行圓形擬合，從而得出每個截面掃描圓的擬合圓圓心及半徑；然后每個截面處擬合的圓心再通過擬合運算，得出虛擬內腔圓柱的軸線；在調整截面內計算出兩軸線與截面相交點之間的位置偏移量和，通過數(shù)據(jù)和與直線度^進行判別比較確定是否需要調整，如若需要調整則通過調整機構實現(xiàn)鏜桿自動調整。經過多次測量、調整后達到定心精度的要求，完成自動定心，然后進行后續(xù)加工。

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結束語：

綜上所述，本文采用互為基準的方法，對便攜式鏜孔機的自動定心測控系統(tǒng)進行了設計，并通過實驗驗證，結果表明：

(1) 該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)在線檢測，快速進行數(shù)據(jù)處理，定心精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定，操作方便。

(2) 該系統(tǒng)具有多用性，不僅能用于加工前的系統(tǒng)自動定心，還能夠用于加工后被加工工件的質量檢測，可以實現(xiàn)定位檢測和加工質量檢測一體化。

(3) 運用自動化系統(tǒng)，大大降低了操作人員的勞動強度，提高了工作效率，提升了安全性能。同時也提高了現(xiàn)場加工機械的自動化程度，為其他機械自動化的發(fā)展提供了參考。

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談加工大型深孔的加工中心在線檢測系統(tǒng)

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