车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验机构及其校验方法与流程

本发明涉及数控车床校验技术领域，具体涉及车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验机构及其校验方法。

背景技术：

目前，国内轨道交通车辆的轮对踏面修型加工设备以不落轮车床为主，在不落轮车床对轨道交通车辆的轮对踏面进行修型加工的过程中，需要使用安装在不落轮车床刀架上的自动测量装置，该装置能在必要时对轮对踏面进行测量，获取相关数据以验证车轮踏面加工的几何精度。同时，对于精度要求较高的客运机车车辆及动车组轮对，还需要测量轮对踏面的等效锥度及车轮多边形数据。当不落轮车床测量精度改变时，会导致加工出来的踏面几何形状失真，等效锥度及车轮多边形超差，从而严重影响列车运行的平稳度，威胁列车运行安全。不落轮车床全尺寸测量装置的测量精度直接影响到轮对踏面加工的几何精度，因此需要定期对车辆轮对全尺寸测量装置的测量精度进行校验，通过校验得出相应的修正系数用以恢复测量装置的测量精度。

现有的车辆轮对全尺寸测量装置的精度校验方式是将一条已知几何尺寸及等效锥度值的标准轮对和一条已知车轮多边形值的标准轮对分别装夹于不落轮车床轮对加工位上，并通过不落轮车床的自动测量装置对该轮对进行测量，将测量所得结果数值与已知的标准轮对的对应数值比对，得出相应的修正系数并恢复测量装置的测量精度。

现有的校验方式主要存在以下不足：（1）现有用于校验的标准轮对，重量及尺寸与实际车辆轮对相当，标准轮对的放置需占用较大空间，对作业现场场地需求较高。

（2）操作繁琐，需要人工将标准轮对由指定放置位置运输至不落轮车床上，校验过程中需人工更换标准轮对，校验结束后又需人工将标准轮对运回原位，运输过程中难免会产生磕碰，如标准轮对表面受损，影响校验准确度，且在运输过程中还存在放置不到位碰伤设备的风险。

（3）校验效率较低、准确度及重复性一般，标准轮对的运输、装夹过程费时费力，整个校验过程需耗费较多人力，且对操作人员的专业化程度要求较高；标准轮对直径大，一般只能通过车削加工成型，但加工后仍存在的较大误差，会对校验结果造成一定影响，反复的装夹过程也会对校验精度重复性有影响。

因此，如何提供一种方便快捷、校验精度高且能实现过程自动化的不落轮车床测量精度校验方法，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有的车辆轮对全尺寸测量装置精度校验方式的不足，本发明提供了车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验机构及其校验方法，采用的技术方案是：

车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验机构，包括基座、伺服电机、传动齿轮箱、校验轴、多边形校验轮和等效锥度校验轮，所述基座设置在不落轮车床本体上，所述传动齿轮箱与所述基座连接，所述伺服电机输出轴与所述传动齿轮箱输入端连接，所述校验轴与所述传动齿轮箱固定连接，并且所述校验轴可转动地连接在所述基座中，所述多边形校验轮呈轴对称分别设置在所述校验轴的两端端头，所述等效锥度校验轮呈轴对称分别设置在所述校验轴的两边。

伺服电机输出轴通过键与传动齿轮箱的输入端连接，校验轴通过键与传动齿轮箱的输出端连接，校验轴通过轴承安装于基座轴承孔中并可灵活转动。

进一步地，多边形校验轮为圆柱体。

进一步地，等效锥度校验轮外表面由直径不同的圆，外周为自由曲面围成喇叭口状，左等效锥度校验轮和右等效锥度校验轮直径大的圆喇叭口相对设置。

进一步地，左侧多边形校验轮内侧面为左校验基准面、右侧多边形校验轮内侧面为右校验基准面、左等效锥度校验轮内侧圆为左校验基准圆、右等效锥度校验轮内侧圆为右校验基准圆，其中左校验基准面与右校验基准面的垂直间距值为l，左校验基准圆直径为dl和右校验基准圆直径为dr。

间距值l、左校验基准圆的直径值dl、右校验基准圆的直径值dr、左等效锥度校验轮的等效锥度值、右等效锥度校验轮的等效锥度值、左多边形校验轮的多边形值、右多边形校验轮的多边形值均为通过高精度专业量具测得的固定值。

车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验方法，步骤如下：

第一步：使用不落轮车床的左测量装置的左轴向测量轮接触至左校验基准面，右测量装置的右轴向测量轮接触至右校验基准面处，存储此时测量装置测得的左、右校验基准面的坐标数据并安全收回左测量装置与右测量装置，通过数据运算与比对，将由左、右测量装置测得的两校验基准面的坐标数据算得的间距值与已知的左校验基准面与右校验基准面的间距值l进行比对，得出轴向测量轮修正系数α。

第二步：将左测量装置的左径向测量轮接触至左校验基准圆处，同时将右测量装置的右径向测量轮接触至右校验基准圆处；由伺服电机驱动校验轴转动指定数量的圈数直至测量装置测得了左校验基准圆直径和右校验基准圆直径，存储此时测量装置测得的左校验基准圆直径和右校验基准圆直径数据，并分别与已知的dl值、dr值进行比对，得出径向测量轮修正系数β。

第三步：让左测量装置的左径向测量轮接触并沿着左等效锥度校验轮的轮廓曲线扫描，直至左径向测量轮扫过左等效锥度校验轮上的整个轮廓曲线，让右测量装置的右径向测量轮接触并沿着右等效锥度校验轮的轮廓曲线扫描，直至右径向测量轮扫过右等效锥度校验轮上的整个轮廓曲线；存储此时测量装置测得的左等效锥度值和右等效锥度值；安全收回左测量装置与右测量装置，将左等效锥度值和右等效锥度值与已知的等效锥度校验轮的等效锥度值进行比对，得出等效锥度测量修正系数γ。

第四步：将左测量装置的左径向测量轮接触至左多边形校验轮处，同时将右测量装置的右径向测量轮接触至右多边形校验轮处；由伺服电机驱动校验轴转动指定数量的圈数直至测量装置可以测得左多边形值和右多边形值数据，存储此时测量装置测得左多边形值和右多边形值数据，将由左多边形值和右多边形值数据分别与已知的左多边形校验轮的多边形值、右多边形校验轮的多边形值进行比对，得出多边形测量修正系数δ。

第五步：将上述得出的轴向测量轮修正系数α、径向测量轮修正系数β、等效锥度测量修正系数γ及多边形测量修正系数δ自动导入不落轮车床数控系统并替换原有的轴向测量轮修正系数α、径向测量轮修正系数β、等效锥度测量修正系数γ及多边形测量修正系数δ，至此即完成不落轮车床全尺寸测量精度的自动校验。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：（1）本发明完全可以替代传统的标准校验轮对，且占用空间较小，不影响不落轮车床加工轮对，不额外占用现场场地，对作业场地无特别要求。

（2）操作简单，能同时校验轴向测量轮修正系数α、径向测量轮修正系数β、等效锥度测量修正系数γ及多边形测量修正系数δ，整个校验过程自动完成，过程安全可靠，无需人工干预。

（3）本发明与机床一体化设计，无需反复运输及装夹，整个校验过程操作人员只需适时关注，对操作人员的专业化程度要求不高，校验效率高、准确率高、重复性好。

附图说明

图1为本发明车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验机构的剖视图；

图2为本发明车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验机构的等效锥度校验过程示意图；

图3为本发明车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验机构的径向测量轮及多边形测量校验过程示意图；

图4为本发明多边形校验轮的结构示意图；

图5为本发明等效锥度校验轮的结构示意图。

附图标记：1、基座；2、伺服电机；3、传动齿轮箱；4、校验轴；5、多边形校验轮；51、基准面；6、等效锥度校验轮；61、基准圆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，本发明公开了车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验机构，包括基座1、伺服电机2、传动齿轮箱3、校验轴4、多边形校验轮5和等效锥度校验轮6，所述基座1设置在不落轮车床本体上，所述传动齿轮箱3与所述基座1连接，所述伺服电机2输出轴与所述传动齿轮箱3输入端连接，所述校验轴4与所述传动齿轮箱3固定连接，并且所述校验轴4可转动地连接在所述基座1中，所述多边形校验轮5呈轴对称分别设置在所述校验轴4的两端端头，所述等效锥度校验轮6呈轴对称分别设置在所述校验轴的两边。

伺服电机2输出轴通过键与传动齿轮箱3的输入端连接，校验轴4通过键与传动齿轮箱3的输出端连接，校验轴4通过轴承安装于基座1轴承孔中并可灵活转动。

进一步地，多边形校验轮5为圆柱体。

进一步地，等效锥度校验轮6外表面由直径不同的圆，外周为自由曲面围成喇叭口状，左等效锥度校验轮和右等效锥度校验轮直径大的圆喇叭口相对设置。

进一步地，左侧多边形校验轮内侧面为左校验基准面、右侧多边形校验轮内侧面为右校验基准面、左等效锥度校验轮内侧圆为左校验基准圆、右等效锥度校验轮内侧圆为右校验基准圆，其中左校验基准面与右校验基准面的垂直间距值为l，左校验基准圆直径为dl和右校验基准圆直径为dr。

间距值l、左校验基准圆的直径值dl、右校验基准圆的直径值dr、左等效锥度校验轮的等效锥度值、右等效锥度校验轮的等效锥度值、左多边形校验轮的多边形值、右多边形校验轮的多边形值均为通过高精度专业量具测得的固定值。

车辆轮对全尺寸测量装置精度自动校验方法，步骤如下：

第一步：使用不落轮车床的左测量装置的左轴向测量轮接触至左校验基准面，右测量装置的右轴向测量轮接触至右校验基准面处，存储此时测量装置测得的左、右校验基准面的坐标数据并安全收回左测量装置与右测量装置，通过数据运算与比对，将由左、右测量装置测得的两校验基准面的坐标数据算得的间距值与已知的左校验基准面与右校验基准面的间距值l进行比对，得出轴向测量轮修正系数α。

第二步：将左测量装置的左径向测量轮接触至左校验基准圆处，同时将右测量装置的右径向测量轮接触至右校验基准圆处；由伺服电机驱动校验轴转动指定数量的圈数直至测量装置测得了左校验基准圆直径和右校验基准圆直径，存储此时测量装置测得的左校验基准圆直径和右校验基准圆直径数据，并分别与已知的dl值、dr值进行比对，得出径向测量轮修正系数β。

第三步：让左测量装置的左径向测量轮接触并沿着左等效锥度校验轮的轮廓曲线扫描，直至左径向测量轮扫过左等效锥度校验轮上的整个轮廓曲线，让右测量装置的右径向测量轮接触并沿着右等效锥度校验轮的轮廓曲线扫描，直至右径向测量轮扫过右等效锥度校验轮上的整个轮廓曲线；存储此时测量装置测得的左等效锥度值和右等效锥度值；安全收回左测量装置与右测量装置，将左等效锥度值和右等效锥度值与已知的等效锥度校验轮的等效锥度值进行比对，得出等效锥度测量修正系数γ。

第四步：将左测量装置的左径向测量轮接触至左多边形校验轮处，同时将右测量装置的右径向测量轮接触至右多边形校验轮处；由伺服电机驱动校验轴转动指定数量的圈数直至测量装置可以测得左多边形值和右多边形值数据，存储此时测量装置测得左多边形值和右多边形值数据，将由左多边形值和右多边形值数据分别与已知的左多边形校验轮的多边形值、右多边形校验轮的多边形值进行比对，得出多边形测量修正系数δ。

第五步：将上述得出的轴向测量轮修正系数α、径向测量轮修正系数β、等效锥度测量修正系数γ及多边形测量修正系数δ自动导入不落轮车床数控系统并替换原有的轴向测量轮修正系数α、径向测量轮修正系数β、等效锥度测量修正系数γ及多边形测量修正系数δ，至此即完成不落轮车床全尺寸测量精度的自动校验。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。