郭君渝 石小兵

(中國第二重型機械集團公司，四川618000)

中國二重自2007年開始以技術引進方式與國外某公司合作制造風機主軸，并逐步實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，截至2010年累計制造500多件。

該風機主軸設計精度高、標準要求嚴，機械加工檢驗項目共有118項，其中包括尺寸公差78項，形位公差24項。由于生產(chǎn)批量大、檢驗項目多，要求在確保檢驗質(zhì)量的前提下提高檢驗效率，以確保產(chǎn)品按期交付。本文對主軸重要部分的現(xiàn)場檢驗進行了介紹。

1 軸徑檢測

1.1 軸頸尺寸檢測

軸徑尺寸為主軸安裝軸承和聯(lián)軸器的關鍵尺寸，主要有?420g6、?440g6、?440r6、?441r6、?630r7等尺寸。由于對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，必須逐一嚴格檢測。若采用傳統(tǒng)的外徑千分尺檢測，雖然量具通用性較強，但量具校對費時，操作誤差敏感。最終決定采用國外某公司出品的專用數(shù)顯外徑千分尺測量。數(shù)顯千分尺為1套共4副，每個測量尺寸配備1個千分尺和1個校對架。這種千分尺可沿圓周可自動定位，使用時先將千分尺放在校對架上仔細調(diào)整對零，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、快捷地測量出軸徑尺寸，大大減少了操作誤差，明顯提高了檢測效率

1.2 軸徑形位誤差檢測。

2 孔系檢測

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。由于主軸在風機裝配廠只完成部件裝配，整機聯(lián)裝需要在風場的塔架上完成，因此對孔系的尺寸和位置度要求均很嚴格，不允許帶“病”出廠。

2.1 螺紋孔及光孔尺寸檢測

該風機主軸上各種螺紋孔的設計特點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械產(chǎn)品設計中是很少見的，給現(xiàn)場檢測增加了難度。

2.2 孔系位置度檢測

主軸在主機裝配廠和風場塔架上能否順利完成與輪轂、端面鍵等零部件的組裝，與各個聯(lián)結孔、銷孔、螺孔的位置度誤差直接相關，所以在出廠前必須嚴格檢驗?？紫滴恢枚葯z測有兩種方案可選擇，一是在大型三坐標測量機上檢測，二是采用激光跟蹤儀現(xiàn)場檢測。前者設備精度高，檢測結果受操作人員技能水平影響較小，但占用時間較長、費用偏高；后者設備移動方便、檢測速度快、檢測成本低，但檢測結果受操作人員技能水平影響較大。綜合考慮生產(chǎn)批量、檢測周期、檢測成本等因素，最終決定在生產(chǎn)線上配置一臺Leica AT901-MR激光跟蹤儀，專門用于孔系位置度誤差檢測。

設計要求M20螺孔對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坐標系，如圖1所示，并計算出各個螺孔在坐標系中的理論坐標值。檢測時，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基準處和法蘭外端面多點采樣，建立相同的X-Y-Z坐標系。隨后采用棱鏡反射球或T-Probe檢測出各螺孔在坐標系中的實測值，并與理論坐標值進行比較，按照公式Δf=2(Δfx2+Δfy2)1/2計算出各個螺孔的位置度誤差。在實際測量中，為了盡量減少螺孔端面處螺紋尖角對于采樣精度的影響，專門設計了各種螺孔位置度檢驗棒，將其旋入要檢測的螺孔中，避免了使用棱鏡反射球直接對螺孔位置采樣。使用T-Probe間接對檢驗棒位置采樣，還能順利解決“隱藏點浮現(xiàn)”的檢測難點。

X坐標理論值為X1=R×sinλ，Y坐標理論值為Y1=R×cosλ。采樣后得到坐標實測值Xs、Ys，計算得出坐標值偏差Δfx=Xs-X1，Δfy=Ys-Y1，最終計算得出M20螺孔位置度誤差Δf=2(Δfx2+Δfy2)1/2。

3 表面粗糙度檢測

該風機主軸對表面粗糙度的設計要求比較特殊，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)目測方法或利用粗糙度對比樣板，不易判定加工是否合格?，F(xiàn)場使用Marsurf PS1粗糙度測量儀檢測精加工表面，能夠準確測量出主軸表面粗糙度。

圖1 M20螺孔檢測的坐標系設定Figure 1 Establishment of M20 screw inspection coordinate

[1] 宮靖遠，等.風電場工程技術手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

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