CN104931198A - 车轮平衡修正系统及修正方法 - Google Patents
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Abstract
一种车轮平衡修正系统，包括：安装定位装置、平衡检测装置和加工机床，安装定位装置和平衡检测装置都设置在加工机床上。一种车轮平衡修正方法，车轮装卡在加工机床上时，发光单元发出的光线需穿过车轮上的气门孔并被受光单元接收；加工机床开始运行后，通过振动传感器采集因不平衡量产生的振动信号，通过转动传感器采集被测转子即车轮的转速信号，信号计算模块对收到的数字信号进行计算，得到不平衡量的大小和平衡高点的位置；信号输出模块向加工机床发出控制指令，控制加工机床上刀塔的进刀位移，对车轮平衡高点位置进行修正加工。本发明将不良品加工至产品标准要求的范围内，以满足整车安装时的要求，从而为企业带来巨大的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及车轮加工的技术领域，具体说是一种车轮平衡修正系统及修正方法。
背景技术
按照机械运动的原理，高速转动的车轮，由于其材料组织内部的不均匀，零件外形的尺寸误差，装配尺寸的误差以及结构形状等原因，使通过车轮重心的主惯性轴线与旋转轴线不重合，造成车轮在旋转时产生不平衡的离心力，而即使有极小的偏心距也会引起很大的不平衡力，导致车轮的持续振动，因此，车轮的平衡对于现代轿车来讲，是非常重要的一项指标，车轮在出厂前必须进行平衡检测，以满足车轮的平衡精度要求。车轮如果不平衡存在很多的危害，例如：破坏乘坐舒适性、缩短部件使用寿命、增大行车噪声，造成安全隐患。
由于目前铝合金车轮行业加工在制作过程中由于以下几点问题，所以普遍存在着无法将加工完成品的平衡控制在要求范围之内：
1、现在大多数轿车使用的车轮都是低压铸造工艺生产的，在低压铸造的过程中由于铝液密度的不均匀就有可能使毛坯本身在加工完以后存在质量上的差别，造成成品平衡超出允许的范围；
2、在铸造过程中由于铝液由液体变为固体，在这个凝固的过程中可能形成组织内部缺陷如缩孔、缩松等，造成毛坯存在质量上的差别，而且在凝固的过程中也会存在内部应力，造成毛坯变形后使毛坯本身不对称存在质量上的差别，造成成品平衡超出允许的范围；
3、在热处理提高毛坯性能的过程中，由于对毛坯进行加热使其改变内部的组织结构，当毛坯的内部组织结构变化的过程中形成了内部应力。在应力的作用下很有可能使毛坯造成变形，毛坯变形后使毛坯本身不对称存在质量上的差别，造成成品平衡超出允许的范围；
4、在加工毛坯的过程中，由于机床的卡具的X向、Z向定位存在问题，造成在装夹的过程中毛坯装卡不正，加工完的车轮就存在X向偏移或者车轮发生倾斜，导致成品平衡超出了允许的范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种车轮平衡修正系统及修正方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本发明的车轮平衡修正系统，包括：安装定位装置、平衡检测装置和加工机床，安装定位装置和平衡检测装置都设置在加工机床上；其中安装定位装置又包括相互配对的发光单元和受光单元，发光单元发出的光路正对受光单元，当车轮正确装卡在加工机床上时，上述光路从车轮的气门孔中穿过；平衡检测装置又包括依次连接的信号提取模块、信号处理模块、信号计算模块和信号输出模块；平衡检测装置将车轮的检测结果和加工指令发送至加工机床，加工机床对车轮进行加工。
本发明还可以采用以下技术措施：
所述的信号提取模块中包括用于检测被测转子的振动传感器和转速传感器；信号处理模块中包括依次连接的放大电路、积分电路、增益放大电路、滤波电路和A/D转换电路；信号计算模块包括对采集到的振动和转速信号进行处理的微处理器；信号输出模块中包括显示器。
所述的发光单元和受光单元分别为红外光的发射器和接收器，两者间光路为红外光线。
本发明的车轮平衡修正方法中，车轮装卡在加工机床上时，发光单元发出的光线需穿过车轮上的气门孔并被受光单元接收，由此产生通光信号后，加工机床即进入待机状态；加工机床开始运行后，振动传感器采集因不平衡量产生的振动信号，通过转动传感器采集被测转子即车轮的转速信号，信号处理模块将上述振动信号和转速信号处理转换后得到数字信号，信号计算模块对收到的数字信号进行计算，得到不平衡量的大小和平衡高点的位置；信号输出模块向加工机床发出控制指令，控制加工机床上刀塔的进刀位移，对车轮平衡高点位置进行修正加工。
在车轮平衡高点位置左右各60°的范围内对车轮进行平衡修正。
加工机床的主轴在加工中每转过360°，刀塔都在经过车轮的气门孔处时退刀避让一次。
刀塔对车轮的修正加工位置为气门孔胎环线位置。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明的车轮平衡修正系统及修正方法中，通过安装定位装置确定车轮的安装位置，通过平衡检测装置确定车轮的平衡高点，然后控制加工机床对平衡高点进行修正加工，从而对平衡超差的车轮进行返修，将不良品加工至产品标准要求的范围内，以满足整车安装时的要求，从而将产品的平衡报废率由8.7％降低至0.3％以下，为企业带来巨大的经济效益。
附图说明
图1是本发明的车轮平衡修正系统中安装定位装置的结构示意图；
图2是本发明的车轮平衡修正系统中平衡检测装置的原理示意图；
图3是本发明的车轮平衡修正方法中车轮修正加工位置的示意图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。
如图1至图2所示，本发明的车轮平衡修正系统，包括：安装定位装置、平衡检测装置和加工机床，安装定位装置和平衡检测装置都设置在加工机床上；其中安装定位装置又包括相互配对的发光单元和受光单元，发光单元3a发出的光路正对受光单元3b，当车轮1正确装卡在加工机床上时，上述光路从车轮的气门孔2中穿过；平衡检测装置又包括依次连接的信号提取模块、信号处理模块、信号计算模块和信号输出模块；平衡检测装置将车轮的检测结果和加工指令发送至加工机床，加工机床对车轮进行加工。
信号提取模块中包括用于检测被测转子的振动传感器和转速传感器；信号处理模块中包括依次连接的放大电路、积分电路、增益放大电路、滤波电路和A/D转换电路；信号计算模块包括对采集到的振动和转速信号进行处理的微处理器；信号输出模块中包括显示器。
发光单元和受光单元分别为红外光的发射器和接收器，两者间光路为红外光线。只有当红外光线由气门孔中穿过，受光单元接收到红外线时，才能够确保车轮被正确安装在加工机床上，避免了加工中由于固定不准确导致的加工失败。
本发明的车轮平衡修正方法中，车轮装卡在加工机床上时，发光单元发出的光线需穿过车轮上的气门孔并被受光单元接收，由此产生通光信号后，加工机床即进入待机状态；加工机床开始运行后，振动传感器采集因不平衡量产生的振动信号，通过转动传感器采集被测转子即车轮的转速信号，信号处理模块将上述振动信号和转速信号处理转换后得到数字信号，信号计算模块对收到的数字信号进行计算，得到不平衡量的大小和平衡高点的位置；信号输出模块向加工机床发出控制指令，控制加工机床上刀塔的进刀位移，对车轮平衡高点位置进行修正加工。在修正过程中平衡检测装置不断对车轮的平衡状况进行检测，以对加工过程进行实时修正。
在车轮平衡高点位置左右各60°的范围内对车轮进行平衡修正。在这个范围内进行平衡修正具有以下优点：对车轮的平衡超差位置具有针对性，由于平衡超差在平衡检测时，将各个方向的矢量和这算到一个方向，所以我们只要对平衡高点位置进行修正即可；由于整个车轮是一个360°的整圆，使用120°即车轮的三分之一进行平衡修正，不会影响车轮质量和性能；将车轮的120°都进行平衡返修时进行加工，由于过度的距离较长，不会影响加工后的接刀痕迹，保证产品外观。
加工机床的主轴在加工中每转过360°，刀塔都在经过车轮的气门孔处时退刀避让一次。由于气门孔本身的厚度具有一定的公差要求，如果对气门孔位置进行二次加工则会引起气门孔厚度超差，影响车轮的质量，所以在加工过程中刀塔经过气门孔时进行退刀避让，避免气门孔位置的二次加工。
如图3所示，刀塔对车轮的修正加工位置为气门孔胎环线位置4，即图中黑色线条加粗示意部分。由于气门孔胎环线位置的车轮壁比较厚，可以满足修正加工需求，加工此处位置不会影响产品的质量性能，另外加工此处位置不会影响产品的装配尺寸要求，而车轮规范中也无对此处具体尺寸要求，所以气门孔胎环线位置为理想修正位置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种车轮平衡修正系统，其特征在于，包括：安装定位装置、平衡检测装置和加工机床，安装定位装置和平衡检测装置都设置在加工机床上；其中安装定位装置又包括相互配对的发光单元和受光单元，发光单元发出的光路正对受光单元，当车轮正确装卡在加工机床上时，上述光路从车轮的气门孔中穿过；平衡检测装置又包括依次连接的信号提取模块、信号处理模块、信号计算模块和信号输出模块；平衡检测装置将车轮的检测结果和加工指令发送至加工机床，加工机床对车轮进行加工。
2.根据权利要求1所述的车轮平衡修正系统，其特征在于：信号提取模块中包括用于检测被测转子的振动传感器和转速传感器；信号处理模块中包括依次连接的放大电路、积分电路、增益放大电路、滤波电路和A/D转换电路；信号计算模块包括对采集到的振动和转速信号进行处理的微处理器；信号输出模块中包括显示器。
3.根据权利要求1或2所述的车轮平衡修正系统，其特征在于：发光单元和受光单元分别为红外光的发射器和接收器，两者间光路为红外光线。
4.一种车轮平衡修正方法，其特征在于：车轮装卡在加工机床上时，发光单元发出的光线需穿过车轮上的气门孔并被受光单元接收，由此产生通光信号后，加工机床即进入待机状态；加工机床开始运行后，通过振动传感器采集因不平衡量产生的振动信号，通过转动传感器采集被测转子即车轮的转速信号，信号处理模块将上述振动信号和转速信号处理转换后得到数字信号，信号计算模块对收到的数字信号进行计算，得到不平衡量的大小和平衡高点的位置；信号输出模块向加工机床发出控制指令，控制加工机床上刀塔的进刀位移，对车轮平衡高点位置进行修正加工。
5.根据权利要求4所述的车轮平衡修正方法，其特征在于：在车轮平衡高点位置左右各60°的范围内对车轮进行平衡修正。
6.根据权利要求4或5所述的车轮平衡修正方法，其特征在于：加工机床的主轴在加工中每转过360°，刀塔都在经过车轮的气门孔处时退刀避让一次。
7.根据权利要求6所述的车轮平衡修正方法，其特征在于：刀塔对车轮的修正加工位置为气门孔胎环线位置。
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