大型零件圓柱度測量儀樣機
近日，中國科學院瀋陽自動化研究所智慧檢測與裝備研究室IDE團隊在國家重點研發計畫項目的支持下，經過艱苦攻關，創新性提出了高負載大可變數程的大型圓柱度量測新方法，並依此方法研發了大型圓柱度測量儀。
圓柱度是精密回轉類零件重要的精度名額之一。現時，圓柱度測量儀大多通過接觸式感測器獲取被測目標資訊，採用精密轉檯回轉的管道實現量測，如英國Talyrond公司研製的最大量測直徑達1.6米的1600型圓柱度測量儀。接觸式感測器的可形變數極小，在圓柱度測前定心調整過程中，大偏心距累積的運動定位誤差極易超出感測器的極限行程而造成感測器損壞。受被測對象的尺寸、重量及高精密轉檯的製造技術等因素的影響，過大的載荷將嚴重影響精密軸系的回轉精度，所產生的隨機誤差難以通過算灋有效補償，無法滿足大型工件的高精度量測需求。對於直徑超過2米的大型軸承套圈，由於零件尺寸巨大、圓柱度測量精度要求高以及量測環境的局限性，現有的接觸式感測器與轉檯回轉的量測管道難以滿足其量測要求。囙此，亟需研究針對大型回轉類零件圓柱度的現場快速精密測量方法及相應的評定科技。
瀋陽自動化所智慧檢測與裝備研究室IDE團隊提出的高負載大可變數程的大型圓柱度量測新方法採用具有精密、隔震等特性的氣浮驅動科技，配合精密耦件，通過測前快速自我調整偏置調整科技實現工件測前自動定心，採用精密測頭回轉的管道快速獲取有效量測資訊。在量測原理方面，提出了更完善的圓柱度量測模型及誤差分離算灋，測前定心與實際測量採用分立的運動控制系統，既解决了大型工件的載荷問題，又能够通過模型參數擬合的管道實現偏心、測量線偏置、被測圓柱軸傾斜等誤差的精准分離；量測系統採用對稱式雙測頭量測方案，綜合了非接觸式位移感測器安全、柔性的特點與接觸式位移感測器精密、可靠的特性。本方法的提出突破了傳統測量方法在大型圓柱度量測過程中的局限性，實現了大型回轉類零件圓柱度測前自我調整偏置調整和現場快速精密量測。
現時，該研發團隊已完成大型圓柱度測量儀原理樣機的研發工作，並在《光學精密工程》《中國激光》等高質量期刊發表相關論文2篇，申請發明專利4項。經過國家權威計量專家及天津計量院的檢定，大型圓柱度測量儀樣機的回轉精度為42.6nm，Z向導軌精度139nm/100mm，最大量測直徑為2500mm，且其測量範圍可根據使用需求進一步拓展。這意味著該原理樣機的覈心技術指標已達到國內領先、國際先進水準。本項目的實施將進一步夯實我國大型軸承及以大型軸承為覈心基礎部件的高端裝備的製造技術基礎，填補直徑大於2米的大型軸承圓柱度測量儀的國內空白，掌握大型圓柱度測量儀的核心技術，提高軸承及相關行業的自主創新能力，為我國高鐵、風電和高檔數控機床等高端裝備製造業的進一步發展提供保障能力，對我國從製造大國邁向製造強國，具有重要的現實意義和巨大的社會經濟效益。（智慧檢測與裝備研究室）