本發(fā)明涉及一種凸輪軸軸向尺寸測量方法，屬于凸輪軸測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在凸輪軸生產(chǎn)過程中，軸向尺寸是相當(dāng)重要的尺寸。通常采用高度尺或三坐標(biāo)機(jī)來測量此尺寸，若用高度尺不僅效率低而且精度差，若用三坐標(biāo)機(jī)則成本過高。因此，對(duì)于軸向尺寸的檢測大多采用位移傳感器，而位移傳感器的成本相對(duì)較高，目前產(chǎn)品數(shù)量大，要求嚴(yán)(要求每支都提供軸向尺寸檢測數(shù)據(jù))，無異大大提高了廠家的生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，并提供一種低成本、高效率、高精確度的凸輪軸軸向尺寸測量方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種凸輪軸軸向尺寸測量方法，包括如下步驟：

(1)取軸向尺寸符合設(shè)計(jì)要求的合格工件作為凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件，確定凸輪軸的測點(diǎn)，記錄待測凸輪軸理論軸向尺寸和凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件各測點(diǎn)的實(shí)際軸向偏差standard_offset_P_i，其中i∈[1，N]，N為凸輪軸的測點(diǎn)數(shù)量；

(2)安裝凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件，通過基座安裝測頭，調(diào)整各測頭的安裝位置，使得各測頭分別靠近凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件的各測點(diǎn)；

(3)沿軸向移動(dòng)基座，各測頭隨基座移動(dòng)并且先后接觸對(duì)應(yīng)測點(diǎn)，記錄有測頭接觸對(duì)應(yīng)測點(diǎn)時(shí)基座的移動(dòng)距離，當(dāng)各測頭均與對(duì)應(yīng)的測點(diǎn)接觸后停止移動(dòng)，確定各測頭在與對(duì)應(yīng)的測點(diǎn)接觸時(shí)自身的位移量standard_measurement_S_i；

(4)取下凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件并安裝待測的凸輪軸工件，重復(fù)步驟(3)，確定各測頭在與對(duì)應(yīng)的待測凸輪軸測點(diǎn)接觸時(shí)自身的位移量part_measurement_S_i；

(5)計(jì)算待測凸輪軸各測點(diǎn)相對(duì)于凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件的相對(duì)尺寸偏差part_offset_S_i，part_offset_S_i＝part_measurement_S_i-standard_measurement_S_i；

(6)計(jì)算待測凸輪軸各測點(diǎn)的實(shí)際尺寸偏差part_offset_P_i，計(jì)算公式為part_offset_P_i＝standard_offset_P_i+part_offset_S_i，通過待測凸輪軸各測點(diǎn)的實(shí)際尺寸偏差part_offset_P_i與待測凸輪軸理論軸向尺寸確定待測凸輪軸的實(shí)際軸向尺寸。

步驟(3)和步驟(4)中確定各測頭在與對(duì)應(yīng)測點(diǎn)接觸時(shí)自身位移量的具體內(nèi)容為，通過光柵尺測量基座的移動(dòng)距離并將測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋至計(jì)算機(jī)，對(duì)測頭狀態(tài)進(jìn)行編碼，測頭未觸碰測點(diǎn)記為“0”，測頭接觸測點(diǎn)記為“1”，則所有測頭在同一時(shí)刻的狀態(tài)編碼為N位二進(jìn)制編碼，該N位二進(jìn)制編碼中各位與各測頭按軸向順序一一對(duì)應(yīng)，定義該N位二進(jìn)制編碼為狀態(tài)碼F_i，初始狀態(tài)碼F₀為N位全零二進(jìn)制編碼，移動(dòng)過程中當(dāng)出現(xiàn)測頭狀態(tài)編碼改變時(shí)記錄狀態(tài)碼F_i和此刻基座的移動(dòng)距離，移動(dòng)完成后對(duì)狀態(tài)碼F_i進(jìn)行譯碼，獲取狀態(tài)編碼改變時(shí)對(duì)應(yīng)的測頭的位移量。

所述譯碼的具體內(nèi)容為，將相鄰兩個(gè)狀態(tài)碼F_i和狀態(tài)碼F_i+1進(jìn)行按位運(yùn)算，當(dāng)判斷相鄰兩個(gè)狀態(tài)碼的第j位不同時(shí)，則狀態(tài)碼F_i+1生成時(shí)所對(duì)應(yīng)動(dòng)作的測頭為第j個(gè)測頭，j∈[1，N]，狀態(tài)碼F_i+1生成時(shí)基座的移動(dòng)距離即為位于第j個(gè)測點(diǎn)旁的測頭的位移量。

步驟(2)中根據(jù)凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件的安裝位置調(diào)整各測頭的安裝位置，使得測頭距離測點(diǎn)1～3mm。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的凸輪軸軸向尺寸測量方法，通過在凸輪軸的各測點(diǎn)旁均安裝測頭，沿軸向移動(dòng)各測頭時(shí)，由于各測頭與測點(diǎn)之間間距不同，各測頭會(huì)先后接觸對(duì)應(yīng)的測點(diǎn)，通過記錄各測頭接觸對(duì)應(yīng)測點(diǎn)時(shí)自身的移動(dòng)距離，可確定各測頭與凸輪軸各測點(diǎn)之間的實(shí)際間距。本發(fā)明申請采用比較法，選定一合格工件作為標(biāo)準(zhǔn)件，記錄凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件在各測點(diǎn)處的實(shí)際軸向偏差，以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)，測量各測頭相對(duì)于凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件各測點(diǎn)的位移量，采用相同的方法測量測頭相對(duì)于待測工件各測點(diǎn)的位移量，計(jì)算待測凸輪軸各測點(diǎn)相對(duì)于凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件的相對(duì)尺寸偏差，該相對(duì)尺寸偏差實(shí)質(zhì)上是待測工件相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸偏差，并且通過相對(duì)尺寸偏差的計(jì)算還消除了測量裝置的系統(tǒng)誤差，取相對(duì)尺寸偏差與凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件(相對(duì)于理論尺寸)實(shí)際軸向偏差之和作為待測工件的實(shí)際軸向偏差，通過待測凸輪軸各測點(diǎn)的實(shí)際尺寸偏差與待測凸輪軸理論軸向尺寸即可確定待測凸輪軸的實(shí)際軸向尺寸。

為提高測量效率、降低測量成本，本發(fā)明采用二進(jìn)制編碼解碼的方式確定各測頭各測頭在與對(duì)應(yīng)測點(diǎn)接觸時(shí)自身的位移量，測量中，測頭有兩個(gè)狀態(tài)，接觸測點(diǎn)與未接觸測點(diǎn)，由此對(duì)測頭狀態(tài)進(jìn)行編碼，測頭未觸碰測量面記為“0”，測頭接觸測量面記為“1”，則出現(xiàn)測頭觸碰測點(diǎn)時(shí)測頭狀態(tài)編碼改變，由“0”跳變?yōu)椤?”，本發(fā)明定義了狀態(tài)碼F_i，狀態(tài)碼F_i為各位與各測頭按軸向順序一一對(duì)應(yīng)的N位二進(jìn)制編碼，代表所有測頭在同一時(shí)刻的狀態(tài)編碼，出現(xiàn)測頭觸碰測點(diǎn)時(shí)，狀態(tài)碼F_i的某一位或幾位數(shù)碼跳變，當(dāng)狀態(tài)碼F_i為N位全“1”二進(jìn)制編碼時(shí)說明所有測頭均觸碰對(duì)應(yīng)測量面，此時(shí)可停止移動(dòng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；本發(fā)明中，測頭和基座軸向移動(dòng)的位移量是通過光柵尺測量的，記錄每一次狀態(tài)碼跳變時(shí)光柵尺的測量數(shù)據(jù)，通過譯碼將記錄的位移數(shù)據(jù)與該數(shù)據(jù)被記錄時(shí)跳變的數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的測頭一一對(duì)應(yīng)起來，即可得到各測頭對(duì)應(yīng)測點(diǎn)的相對(duì)位移量，由于各測頭僅有兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)測頭觸碰測點(diǎn)后，其狀態(tài)編碼跳轉(zhuǎn)為“1”，并且繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，該測頭一直與測點(diǎn)保持接觸，狀態(tài)編碼不變，因此，相鄰兩個(gè)狀態(tài)碼中若某位發(fā)生變化，則說明在后的狀態(tài)碼生成時(shí)發(fā)生變化的數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的測頭首次觸碰了測點(diǎn)，由此可判斷出各個(gè)測頭在接觸對(duì)應(yīng)測點(diǎn)時(shí)自身的移動(dòng)距離，通過一次移動(dòng)可全面覆蓋凸輪軸的所有測點(diǎn)，取下當(dāng)前被測工件，安裝下一根待測工件，歸零，即可開始下一次測量，測量高效，并且整個(gè)測量不需要使用位移傳感器，大大降低測量成本。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的凸輪軸軸向尺寸測量方法易于實(shí)施，通過測頭一次性測量凸輪軸各測點(diǎn)的軸向尺寸，并且更換工件方便快捷，可批量檢測，大大提高了工作效率；采用本發(fā)明批量測量凸輪軸不需要使用位移傳感器，可大幅度降低測量成本。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)具體說明，本發(fā)明的內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。

以8凸輪桃的凸輪軸為例，選取各凸輪桃的側(cè)面為測點(diǎn)，則測點(diǎn)數(shù)量為16，本發(fā)明提供的凸輪軸軸向尺寸測量方法，包括如下步驟：

(1)取軸向尺寸符合設(shè)計(jì)要求的合格工件作為凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件，該凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件要求與待測凸輪軸為同型號(hào)工件，在精度較高的三坐標(biāo)測量儀上測量該凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件的實(shí)際軸向尺寸并獲取各測點(diǎn)的實(shí)際軸向偏差standard_offset_P_i，為方便記錄，將實(shí)際軸向偏差standard_offset_P_i劃分為正軸向偏差standard_offset_P_fj和反軸向偏差standard_offset_P_rj，分別對(duì)應(yīng)8個(gè)凸輪桃的正向側(cè)和反向側(cè)，其中i∈[1，16]，j∈[1，8]；

(2)在開始測量產(chǎn)品前，首先將凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件裝夾在偏擺儀兩頂尖之間，在凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件的各凸輪桃的正向側(cè)和反向側(cè)均安裝測頭，由于有8個(gè)凸輪桃，則測頭數(shù)量為16，8個(gè)測量左側(cè)面(正向側(cè))，8個(gè)測量右側(cè)面(反向側(cè))，通過基座固定各測頭，調(diào)整各測頭的位置，使得各測頭在徑向上可觸碰測量面，并且與目標(biāo)測量面相距1～3mm；

(3)獲取凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)應(yīng)的正向和反向位移量：

沿軸向移動(dòng)基座，通過光柵尺測量基座的移動(dòng)距離并將測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋至計(jì)算機(jī)，首先沿正軸向(水平向左)同時(shí)移動(dòng)基座，則同位于右側(cè)的各測頭先后接觸凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件的對(duì)應(yīng)右測量面，對(duì)測頭狀態(tài)進(jìn)行編碼，測頭未觸碰測量面記為“0”，測頭接觸測量面記為“1”，此過程中會(huì)生成8個(gè)8位二進(jìn)制編碼，該8位二進(jìn)制編碼中各位與右側(cè)各測頭按軸向順序一一對(duì)應(yīng)，定義該8位二進(jìn)制編碼為狀態(tài)碼F_i，初始狀態(tài)碼F₀為00000000，當(dāng)同位于右側(cè)的各測頭均與對(duì)應(yīng)的測點(diǎn)接觸后停止移動(dòng)，此時(shí)生成狀態(tài)碼F₈，狀態(tài)碼F₈為11111111；

本實(shí)施例中光柵尺分辨率為0.001毫米，我們?nèi)?000個(gè)測量單位，最大測量行程5毫米，當(dāng)狀態(tài)碼為全零時(shí)向左移動(dòng)測頭，使之靠近工件軸向尺寸測量面，一旦狀態(tài)碼F不為0時(shí)表示已有某個(gè)測頭接觸測量面，此時(shí)用變量k開始計(jì)數(shù)，k∈[0，4999]，并記錄此時(shí)光柵尺測量值standard_measurement_S_fi和左測頭狀態(tài)碼F_j，繼續(xù)向左移動(dòng)測頭，光柵尺每變化一個(gè)測量單位即記錄其值和對(duì)應(yīng)的左測頭狀態(tài)碼，直到左測頭狀態(tài)碼為11111111，左側(cè)測量結(jié)束，進(jìn)入譯碼步驟；

在移動(dòng)過程中進(jìn)行取數(shù)故障判斷，當(dāng)k＞4998時(shí)，若狀態(tài)碼F_i≠11111111，說明存在測頭距離目標(biāo)測量面超過5mm，進(jìn)入故障程序，報(bào)警示意，工作人員調(diào)整問題測頭的位置，重新開始測量；

譯碼，即將狀態(tài)碼F_i換算為十進(jìn)制數(shù)碼，如下表所示：

表1所示即為初始狀態(tài)碼F₀，編譯結(jié)果為T₀＝0；表2為中間的狀態(tài)碼，編譯結(jié)果為223，由于該狀態(tài)下僅有一個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼為0，因此表2所示狀態(tài)碼應(yīng)該為F₇，即T₇＝223；表3所示為終狀態(tài)碼F₈，編譯結(jié)果為T₈＝255，表示全部測頭均接觸目標(biāo)測點(diǎn)；

對(duì)F₈與F₇進(jìn)行按位減運(yùn)算，由于第6位滿足按位減結(jié)果不為零(按位減的差為32)，因此，狀態(tài)碼F₈生成時(shí)觸碰到目標(biāo)測點(diǎn)的測頭應(yīng)該為第6個(gè)凸輪桃右側(cè)的測頭，記錄狀態(tài)碼F₈生成時(shí)對(duì)應(yīng)的k值，則狀態(tài)碼F₈生成時(shí)光柵尺檢測的位移量(單位mm)standard_measurement_S_f8＝standard_measurement_S_f1+k*0.001；

對(duì)凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件各凸輪桃左測量面的測量步驟同上，反向(向右)移動(dòng)基座，記錄所得數(shù)據(jù)standard_measurement_S_rj；

(4)取下凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件并安裝待測的凸輪軸工件，重復(fù)步驟(3)，記錄待測工件所對(duì)應(yīng)的正向位移量part_measurement_S_fj和反向位移量part_measurement_S_rj；

(5)計(jì)算待測凸輪軸各測點(diǎn)相對(duì)于凸輪軸標(biāo)準(zhǔn)件的相對(duì)尺寸偏差part_offset_S_i，part_offset_S_i＝part_measurement_S_i-standard_measurement_S_i，該相對(duì)尺寸偏差part_offset_S_i對(duì)應(yīng)包括正向相對(duì)尺寸偏差和反向相對(duì)尺寸偏差；

(6)計(jì)算待測凸輪軸各測點(diǎn)的實(shí)際尺寸偏差part_offset_P_i，計(jì)算公式為part_offset_P_i＝standard_offset_P_i+part_offset_S_i，通過待測凸輪軸各測點(diǎn)的實(shí)際尺寸偏差part_offset_P_i與待測凸輪軸理論軸向尺寸確定待測凸輪軸的實(shí)際軸向尺寸。