CN113600868A - 缸孔圆心的确定方法、确定装置及精镗机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缸孔圆心的确定方法，应用在缸孔熔射工艺中的精镗缸孔阶段，包括：控制精镗机床的测头从所述精镗机床的设计中心出发，通过四点测圆心方法获得待测量缸孔的第一缸孔中心坐标；控制所述测头返回所述设计中心，根据预设角度控制所述测头的主轴旋转N次；在每一次旋转后，控制所述测头从所述设计中心出发，通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标；N≥2且为整数，i依次取值1,2,……,N；根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标；上述确定方法能够兼顾缸孔圆心的测量效率、测量精度和测量成本。

Description

缸孔圆心的确定方法、确定装置及精镗机床

技术领域

本申请涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种缸孔圆心的确定方法、确定装置及精镗机床。

背景技术

在实施缸孔熔射工艺，即：无缸套技术时，需要在机加的缸孔内熔覆一层约0.3mm厚的铁基涂层，然后在后续的精镗缸孔时去除约0.15mm涂层。一方面，由于熔覆涂层和精镗缸孔不在同一个工序加工，两者之间存在定位误差；另一方面，熔覆时需要缸孔加热，熔覆本身也会发热，而缸孔约在250℃的环境发生变形，再加上缸孔各个方向的导热不同，导致出现缸孔变形，且各个缸孔变形的方向存在差异，如图1所示。如果此时不重新测量圆心坐标，还是按照变形前的圆心坐标进行加工，会导致大量熔覆涂层被加工穿透，使铝基缸体裸露，工件报废的情况出现。

目前一种确定精镗缸孔时的圆心的相关方案，是使用十字测头将缸孔内壁扫描一周，得到多个位置坐标，然后利用最小二乘法计算缸孔圆心。此法虽然精度较高，但是需要在精镗机床外部增设扫描设备，再获得扫描缸孔的数据后，再利用计算机计算圆心坐标并输入精镗机床，因此它成本较高，且需要对现有的精镗机床进行较大的设备改造。同时此法在测量圆心时，需要对工件重复装夹，如此也会造成定位误差。

发明内容

本发明提供了一种缸孔圆心的确定方法、确定装置及精镗机床，以解决或者部分解决在缸孔熔射工艺中的精镗缸孔工序，目前采用外部扫描方法确定缸孔圆心，需要对精镗机床进一步改造，导致成本增高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种缸孔圆心的确定方法，应用在缸孔熔射工艺中的精镗缸孔阶段，所述确定方法包括：

控制精镗机床的测头从所述精镗机床的设计中心出发，通过四点测圆心方法获得待测量缸孔的第一缸孔中心坐标；

控制所述测头返回所述设计中心，根据预设角度控制所述测头的主轴旋转N次；在每一次旋转后，控制所述测头从所述设计中心出发，通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标；N≥2且为整数，i依次取值1,2,…,N；

根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标。

可选的，在所述通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标之后，所述确定方法还包括：

根据对应的旋转角度，将所述第i+1缸孔中心坐标变换至初始测量坐标系，获得变换后的第i+1缸孔中心坐标；所述初始测量坐标系是所述测头在测量所述第一缸孔中心坐标时的测量坐标系；

所述根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标，包括：

根据所述第一缸孔中心坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标，确定所述缸孔圆心坐标。

进一步的，所述根据所述第一缸孔中心坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标，确定所述缸孔圆心坐标，包括：

根据所述第一缸孔中心坐标的横坐标和所有所述变换后的第i+1缸孔中心坐标的横坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的横坐标；

根据所述第一缸孔中心坐标的纵坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标的纵坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的纵坐标。

进一步的，所述根据所述第一缸孔中心坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标，确定所述缸孔圆心坐标，包括：

获取待测量缸孔圆心的理论横坐标和理论纵坐标；

根据目标缸孔中心坐标的横坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的横坐标；

根据目标缸孔中心坐标的纵坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的纵坐标；

其中，若所述第一缸孔中心坐标的横坐标与所述理论横坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，且所述第一缸孔中心坐标的纵坐标与所述理论纵坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，将所述第一缸孔中心坐标作为所述目标缸孔中心坐标；

若所述第i+1缸孔中心坐标的横坐标与所述理论横坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，且所述第i+1缸孔中心坐标的纵坐标与所述理论纵坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，将所述第i+1缸孔中心坐标作为所述目标缸孔中心坐标。

可选的，所述通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标，包括：

控制所述测头沿所述精镗机床的X方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一横向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二横向测量值；

在所述测头返回所述设计中心后，控制所述测头沿所述精镗机床的Y方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一纵向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二纵向测量值；

根据所述第一横向测量值和所述第二横向测量值，确定所述第i+1缸孔中心坐标的横坐标；根据所述第一纵向测量值和所述第二纵向测量值，确定所述第i+1缸孔中心坐标的纵坐标。

可选的，N的取值范围为5至11。

进一步的，所述预设角度的取值范围为8°～15°。

可选的，所述测头为十字形测头，所述十字形测头的直径等于所述待测量缸孔直径与预设值的差值，所述预设值的取值范围为4毫米至6毫米。

基于本发明另一个可选的实施例，提供了一种缸孔圆心的确定装置，包括：

测量模块，用于控制精镗机床的测头从所述精镗机床的设计中心出发，通过四点测圆心方法获得所述待测量缸孔的第一缸孔中心坐标；以及根据预设角度，控制所述测头的主轴旋转N次；在每一次旋转后，控制所述测头从所述设计中心出发，通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标；N≥3且为整数，i依次取值1,2,…,N；

确定模块，用于根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标。

基于本发明又一个可选的实施例，提供了一种精镗机床，所述精镗机床的控制器被用于编程实现前述技术方案中任一项所述的确定方法的步骤。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种缸孔圆心的确定方法，通过控制所述测头从精镗机床的设计中心出发，采用四点测圆心方法获得缸孔中心坐标；然后控制测头返回设计中心，再根据预设角度进行旋转，测量旋转后的缸孔中心坐标；通过N次旋转和测量后，总共获得N+1组缸孔中心坐标，然后根据获得的N+1组缸孔中心坐标，综合确定出待测量缸孔的缸孔圆心坐标；之所以在缸孔内按照预设角度进行旋转，利用四点测圆心方法获得多组缸孔中心坐标去确定最终的圆心坐标，是为了克服缸孔熔射变形以及内壁毛刺对圆心找正的不利影响；之所以在每次测量缸孔中心坐标时，控制测头在设计中心旋转并出发，是因为实践表明与测头不返回设计中心、从任意点出发直接测量的方法相比，在设计中心旋转和出发能够获得精度更高的缸孔圆心坐标。总的来说，上述方案能够在不对现有的精镗机床以及生产线布局进行重大改动的前提下，利用现有的测头技术实现工件在精镗机床内的缸孔圆心的精确测量，具有兼顾测量效率、测量精度和测量成本的优势，能够减少工件的报废几率，节省生产成本，提高批量生产时的设备综合效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了在相关技术中的在缸孔熔射后出现变形的工件模拟图；

图2示出了根据本发明一个实施例的缸孔圆心的确定方法流程示意图；

图3示出了根据本发明另一个实施例的测头旋转预设角度的姿态示意图；

图4示出了根据本发明另一个实施例的缸孔圆心的确定装置示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

为了降低精镗工序时测量圆心的成本，可以直接利用精镗机床的十字测头四点法测量圆心。十字测头四点法找圆心具有测量简便、无需对精镗机床进行硬件改造的优点。但在缸孔熔射工艺中，由于圆心出现变形，因此常规的单次四点测量法已经无法准确获得在缸孔变形后的圆心实际位置，并且一次测量也容易因为缸孔表面的毛刺导致测量结果脱离实际，引起工废。

为了克服上述问题，本发明提出了一种应用在缸孔熔射工艺中的精镗缸孔阶段的缸孔圆心确定方法，其整体思路如下：

控制精镗机床的测头从所述精镗机床的设计中心出发，通过四点测圆心方法获得待测量缸孔的第一缸孔中心坐标；控制所述测头返回所述设计中心，根据预设角度控制所述测头的主轴旋转N次；在每一次旋转后，控制所述测头从所述设计中心出发，通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标；N≥3且为整数，i依次取值1,2,…,N；根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标。

上述缸孔圆心确定方法的改进原理是：通过控制所述测头从精镗机床的设计中心出发，采用四点测圆心方法获得缸孔中心坐标；然后控制测头返回设计中心，再根据预设角度进行旋转，测量旋转后的缸孔中心坐标；通过N次旋转和测量后，总共获得N+1组缸孔中心坐标，然后根据获得的N+1组缸孔中心坐标，综合确定出待测量缸孔的缸孔圆心坐标；之所以在缸孔内按照预设角度进行旋转，利用四点测圆心方法获得多组缸孔中心坐标去确定最终的圆心坐标，是为了克服缸孔熔射变形以及内壁毛刺对圆心找正的不利影响；之所以在每次测量缸孔中心坐标时，控制测头在设计中心旋转并出发，是因为实践表明与测头不返回设计中心、从任意点出发直接测量的方法相比，在设计中心旋转和出发能够获得精度更高的缸孔圆心坐标。总的来说，上述方案能够在不对现有的精镗机床以及生产线布局进行重大改动的前提下，利用现有的测头技术实现工件在精镗机床内的缸孔圆心的精确测量，具有兼顾测量效率、测量精度和测量成本的优势，能够减少工件的报废几率，节省生产成本，提高批量生产时的设备综合效率。

在接下来的内容中，结合具体实施例，对上述方案进一步说明：

在一个可选的实施例中，如图2所示，将缸孔圆心确定方法应用在无缸套发动机工件制造中的缸孔熔射工序的精镗机床，所述方法包括：

S1：控制精镗机床的测头从所述精镗机床的设计中心出发，通过四点测圆心方法获得待测量缸孔的第一缸孔中心坐标；

具体的，精镗机床具有工件检测测头或刀具检测测头，可利用机床配备的十字形测头实现缸孔圆心的测量。若使用十字形测头，所述十字形测头的直径等于所述待测量缸孔直径与预设值的差值，所述预设值的取值范围为4毫米至6毫米。即选取比缸孔直径设计值小4～6mm的十字形测头进行测量，以减少测头移动时间，提高测量效率。

设计中心是精镗机床的设计中心，在本实施例中每通过四点测圆心的方法测量一次缸孔中心坐标，均是控制测头从所述设计中心出发。

四点测圆心，是指控制测头分别接触缸孔内壁的四个点，获得每个点的坐标，然后根据四个点的坐标计算出缸孔中心坐标。

可选的，一种测量第一缸孔中心坐标的方法如下：

控制所述测头沿所述精镗机床的X方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一横向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二横向测量值；然后控制所述测头返回所述设计中心；

在所述测头返回所述设计中心后，控制所述测头沿所述精镗机床的Y方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一纵向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二纵向测量值；

根据所述第一横向测量值和所述第二横向测量值，确定所述第一缸孔中心坐标的横坐标；根据所述第一纵向测量值和所述第二纵向测量值，确定所述第一缸孔中心坐标的纵坐标。

对精镗机床来说，通常为卧式加工中心，因此X方向为左右方向，Y方向为上下方向。那么上述方法的测量过程是：

在当前的初始测量坐标系下，控制测头从设计中心出发，利用测头沿机床X方向左右碰下缸孔内壁，记录两个X方向的测量值：X_左，X_右；控制测头回到设计中心，再控制测头沿机床Y方向上下各碰下缸孔内壁，记录两个Y方向的测量值Y_上，Y_下。

若第一轮测得的第一缸孔中心记为C₁，其坐标记为(C_1X，C_1Y)，其可以采用均值法进行计算，即：

C_1X＝(X_左+X_右)/2；C_1Y＝(Y_上+Y_下)/2。

S2：控制所述测头返回所述设计中心，根据预设角度控制所述测头的主轴旋转N次；在每一次旋转后，控制所述测头从所述设计中心出发，通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标；N≥3且为整数，i依次取值1,2,…,N；

具体的，步骤S2是指将测头按预设角度每旋转一次时，重复S1的四点测圆心的方法，获得在当前测量坐标系下的第i+1缸孔中心坐标。四点测圆心的方法具体如下：

控制所述测头沿所述精镗机床的X方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一横向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二横向测量值；

在所述测头返回所述设计中心后，控制所述测头沿所述精镗机床的Y方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一纵向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二纵向测量值；

根据所述第一横向测量值和所述第二横向测量值，确定所述第i+1缸孔中心坐标的横坐标；根据所述第一纵向测量值和所述第二纵向测量值，确定所述第i+1缸孔中心坐标的纵坐标。

通过上述过程，测得在每一次测头旋转预设角度、在旋转后的测量坐标系下的缸孔中心坐标A_i+1＝(A_(i+1)X,A_(i+1)Y)，i依次取值1,2,……,N。

可选的，N的取值范围为5至11，即测头在机床内旋转5～11次。以N＝5为例，表示测头在初始测量坐标系下测得第一缸孔中心坐标C₁后，还需要根据预设角度旋转5次，然后计算出每次旋转后测得第i+1缸孔中心坐标A_i+1，包括A₂，A₃，A₄，A₅，A₆。

考虑到缸孔的对称性和四点测圆心的测量原理，测头的旋转范围可以控制在一个象限内，即可获得精确的圆心坐标并减少测量时间。那么可选的，可根据90°/(N+1)确定每次旋转的预设角度，以旋转5次，即N＝5为例，那么预设角度为90°/(5+1)＝15°，则A₂～A₆分别是测头在旋转至15°，30°，45°，60°，75°时测得的缸孔中心坐标。N值越大，则每一次旋转的预设角度越小，最后获得的缸孔圆心坐标越精确，但测量时间会相应增加；通过实践和分析，确定N＝5～11，即测头在机床内旋转5～11次确定的缸孔圆心坐标的精度和效率满足生产实际需求。此时，对应的预设角度的取值范围为8°～15°。

可选的，测头旋转方向可以根据需求确定，例如可以选择顺时针方向进行旋转。

上述方案测得是测头在当前测量坐标系下的缸孔中心坐标。研究和实践表明，若直接使用测量得到的N+1组缸孔中心坐标去确定圆心，会因为测量坐标系不统一造成精确度偏差，因此为了提高圆心找正精度，可将旋转后测得的缸孔中心坐标通过坐标变换到未旋转时测头主轴所在的初始测量坐标系，具体如下：

根据对应的旋转角度，将所述第i+1缸孔中心坐标变换至初始测量坐标系，获得变换后的第i+1缸孔中心坐标；所述初始测量坐标系是所述测头在测量所述第一缸孔中心坐标时的坐标系。

设预设角度为α，则第i+1缸孔中心坐标对应的总旋转角度θ＝Nα，变换前的缸孔中心坐标A_i＝(A_iX,A_iY)，变换后的缸孔中心坐标C_i+1＝(C_(i+1)X,C_(i+1)Y)，则变换公式如下：

C_(i+1)X＝A_(i+1)X×cosθ-A_(i+1)Y×sinθ；

C_(i+1)Y＝A_(i+1)X×sinθ+A_(i+1)Y×cosθ。

S3：根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标。

具体的，若是使用直接测得第i+1缸孔中心坐标，则根据C₁和A₂，A₃…A_N+1，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标。

若在步骤S2将第i+1缸孔中心坐标变换到初始测量坐标系，则根据所述第一缸孔中心坐标C₁和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标：C₂，C₃,……,C_N+1，确定所述缸孔圆心坐标。

具体的，可通过均值计算，确定出缸孔圆心坐标，具体如下：

根据所述第一缸孔中心坐标的横坐标和所有所述变换后的第i+1缸孔中心坐标的横坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的横坐标；

根据所述第一缸孔中心坐标的纵坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标的纵坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的纵坐标。

具体的，令缸孔圆心坐标为(O_X，O_Y)，则：

O_X＝(C_1X+C_2X+…+C_(N+1)X)/(N+1)；

O_Y＝(C_1Y+C_2Y+…+C_(N+1)Y)/(N+1)。

在获得精确的缸孔圆心坐标后，精镗机床可使用重新确定的缸孔圆心坐标进行精镗加工，避免出现加工报废。

另一方面，由于缸孔熔射工艺或其它工序，可能在缸孔内壁产生毛刺，而当测头测量圆心，触碰到较明显的毛刺时，将会明显降低缸孔圆心的测量误差，因此，应当去掉测头在触碰到毛刺的测量方向上的缸孔中心坐标，以提高缸孔圆心坐标的测量精度，具体方案如下：

获取待测量缸孔圆心的理论横坐标和理论纵坐标；

根据目标缸孔中心坐标的横坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的横坐标；

根据目标缸孔中心坐标的纵坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的纵坐标；

其中，若所述第一缸孔中心坐标的横坐标与所述理论横坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，且所述第一缸孔中心坐标的纵坐标与所述理论纵坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，将所述第一缸孔中心坐标作为所述目标缸孔中心坐标；

若所述第i+1缸孔中心坐标的横坐标与所述理论横坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，且所述第i+1缸孔中心坐标的纵坐标与所述理论纵坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，将所述第i+1缸孔中心坐标作为所述目标缸孔中心坐标。

理论横坐标和理论纵坐标是待测量缸孔在所述精镗机床内当前所处的位置、且没有发生变形时的理论圆心坐标。上述方案是在测量得到缸孔中心坐标后，将其与理论圆心的横坐标与纵坐标进行比对，若发现第一缸孔中心坐标或第i+1缸孔中心坐标的横坐标与理论横坐标之间的偏差绝对值超过0.2mm，或者纵坐标与理论纵坐标之间的偏差绝对值超过0.2mm，两个条件只要满足一个则说明当前测量方向上的缸孔中心坐标存在明显误差，通常是测头触碰到毛刺的结果，则禁止将此测量方向上的缸孔中心坐标用于缸孔圆心坐标的计算，使用其它测量方向上得到的缸孔中心坐标进行计算。

总的来说，本实施例提供了一种缸孔圆心的确定方法，通过测量待测量缸孔在0°(未旋转)方向的缸孔中心坐标和根据预设角度旋转N次得到的缸孔中心坐标确定最终的圆心坐标。其中在计算缸孔圆心坐标时，先将旋转后的缸孔中心坐标通过坐标变换到未旋转的初始测量坐标系，能提高测量精度。通过上述机床内测量结合科学计算的方案，可以不对精镗机床和生产线做大的改造就能实现机床内工件缸孔圆心的精确测量；相对于在机床外增加扫描装置，本方案具有成本低廉的优势，并且实践表明可以获得精确的缸孔圆心坐标，保证批量生产的OEE，减小工件的工废率。

在接下来另一个可选的实施例中，将上述方案应用到某发动机工件的精镗机床的控制***，其详细实施步骤如下：

(1)精镗机床选取比缸孔直径设计值小4～6mm大小的十字形测头，减少测头移动时间，提高测量效率；在工件测量和加工时，工件夹紧不松动，减少转台的转动误差。

(2)在初始测量坐标系下，控制测头从设计中心点出发，利用十字测头沿机床X方向左右碰下缸孔内壁，记录测量值X_左，X_右。测头回到设计中心，再控制十字测头沿机床Y方向上下各碰下缸孔内壁，记录测量值Y_上，Y_下。

则本轮测得的缸孔中心记为C₁，其中心坐标为(C_1X，C_1Y)：

C_1X＝(X_左+X_右)/2；C_1Y＝(Y_上+Y_下)/2；

(3)测头回到设计中心，主轴顺时针旋转15度定向，当前测量坐标系也同方向旋转15度。参照步骤2的方法记录缸孔中心为A₂(A_2X,A_2Y)，接下来利用坐标转换，把圆心坐标转换至步骤(2)的初始测量坐标系中，计算转换后的缸孔中心记为C₂(C_2X,C_2Y)；

C₂和A₂的转化公式为:

C_2X＝A_2X*cos15°-A_2Y*sin15°；

C_2Y＝A_2X*sin15°+A_2Y*cos15°；

(4)测头回到设计中心，主轴分别旋转至步骤2方向的30，45，60，75度,测量坐标系也旋转分别旋转至步骤2方向的30、45、60、75度状态下，计算测量的缸孔中心C₃，C₄，C₅，C₆，测量的步骤及姿态示意参照图3所示；

(5)缸孔圆心的坐标用平均值法计算，则X坐标为C₁到C₆中的X坐标之和的均值，Y坐标为C₁到C₆中的Y坐标之和的均值；

(6)为防止熔覆的毛刺被测头碰到，影响到测量误差，当发现某次测量的缸孔中心的X坐标或Y坐标与理论圆心坐标之间的偏差绝对值超过0.2mm,则取消该测量方向上的缸孔中心坐标参与计算，用其它组的缸孔中心坐标进行均值计算；

(7)当发动机工件具有多个缸孔时，按照上述(2)～(6)的步骤，进行测量并计算缸孔中心坐标，并把每次计算的缸孔中心坐标及求平均值得到的缸孔圆心坐标存储在机床宏变量中。机床内若增加内存卡，可把数据存放在内存卡中，便于追溯备份等；

(8)机床刀具在精镗时，按照测量得到缸孔圆心坐标对缸孔进行加工，减少工件废件率，提高效率。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，如图4所示，提供了一种缸孔圆心的确定装置，包括：

测量模块10，用于控制精镗机床的测头从所述精镗机床的设计中心出发，通过四点测圆心方法获得所述待测量缸孔的第一缸孔中心坐标；以及根据预设角度，控制所述测头的主轴旋转N次；在每一次旋转后，控制所述测头从所述设计中心出发，通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标；N≥3且为整数，i依次取值1,2,…,N；

确定模块20，用于根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标。

可选的，所述测量模块10还用于：

根据对应的旋转角度，将所述第i+1缸孔中心坐标变换至初始测量坐标系，获得变换后的第i+1缸孔中心坐标；所述初始测量坐标系是所述测头在测量所述第一缸孔中心坐标时的测量坐标系；

所述确定模块20用于：

根据所述第一缸孔中心坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标，确定所述缸孔圆心坐标。

具体的，所述确定模块20用于：

根据所述第一缸孔中心坐标的横坐标和所有所述变换后的第i+1缸孔中心坐标的横坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的横坐标；

根据所述第一缸孔中心坐标的纵坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标的纵坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的纵坐标。

可选的，所述确定模块20用于：

获取待测量缸孔圆心的理论横坐标和理论纵坐标；

根据目标缸孔中心坐标的横坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的横坐标；

根据目标缸孔中心坐标的纵坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的纵坐标；

其中，若所述第一缸孔中心坐标的横坐标与所述理论横坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，且所述第一缸孔中心坐标的纵坐标与所述理论纵坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，将所述第一缸孔中心坐标作为所述目标缸孔中心坐标；若所述第i+1缸孔中心坐标的横坐标与所述理论横坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，且所述第i+1缸孔中心坐标的纵坐标与所述理论纵坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，将所述第i+1缸孔中心坐标作为所述目标缸孔中心坐标。

可选的，所述测量模块10用于：

控制所述测头沿所述精镗机床的X方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一横向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二横向测量值；

在所述测头返回所述设计中心后，控制所述测头沿所述精镗机床的Y方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一纵向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二纵向测量值；

根据所述第一横向测量值和所述第二横向测量值，确定所述第i+1缸孔中心坐标的横坐标；根据所述第一纵向测量值和所述第二纵向测量值，确定所述第i+1缸孔中心坐标的纵坐标。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，提供了一种精镗机床，所述精镗机床的控制器被用于编程实现前述实施例中的任一项确定方法的步骤。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种缸孔圆心的确定方法、装置及精镗机床，通过控制所述测头从精镗机床的设计中心出发，采用四点测圆心方法获得缸孔中心坐标；然后控制测头返回设计中心，再根据预设角度进行旋转，测量旋转后的缸孔中心坐标；通过N次旋转和测量后，总共获得N+1组缸孔中心坐标，然后根据获得的N+1组缸孔中心坐标，综合确定出待测量缸孔的缸孔圆心坐标；之所以在缸孔内按照预设角度进行旋转，利用四点测圆心方法获得多组缸孔中心坐标去确定最终的圆心坐标，是为了克服缸孔熔射变形以及内壁毛刺对圆心找正的不利影响；之所以在每次测量缸孔中心坐标时，控制测头在设计中心旋转并出发，是因为实践表明与测头不返回设计中心、从任意点出发直接测量的方法相比，在设计中心旋转和出发能够获得精度更高的缸孔圆心坐标。总的来说，上述方案能够在不对现有的精镗机床以及生产线布局进行重大改动的前提下，利用现有的测头技术实现工件在精镗机床内的缸孔圆心的精确测量，具有兼顾测量效率、测量精度和测量成本的优势，能够减少工件的报废几率，节省生产成本，提高批量生产时的设备综合效率。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种缸孔圆心的确定方法，其特征在于，应用在缸孔熔射工艺中的精镗缸孔阶段，所述确定方法包括：

控制精镗机床的测头从所述精镗机床的设计中心出发，通过四点测圆心方法获得待测量缸孔的第一缸孔中心坐标；

控制所述测头返回所述设计中心，根据预设角度控制所述测头的主轴旋转N次；在每一次旋转后，控制所述测头从所述设计中心出发，通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标；N≥2且为整数，i依次取值1,2,…,N；

根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标。

2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，在所述通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标之后，所述确定方法还包括：

根据对应的旋转角度，将所述第i+1缸孔中心坐标变换至初始测量坐标系，获得变换后的第i+1缸孔中心坐标；所述初始测量坐标系是所述测头在测量所述第一缸孔中心坐标时的测量坐标系；

所述根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标，包括：

根据所述第一缸孔中心坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标，确定所述缸孔圆心坐标。

3.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一缸孔中心坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标，确定所述缸孔圆心坐标，包括：

根据所述第一缸孔中心坐标的横坐标和所有所述变换后的第i+1缸孔中心坐标的横坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的横坐标；

根据所述第一缸孔中心坐标的纵坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标的纵坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的纵坐标。

4.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一缸孔中心坐标和所述变换后的第i+1缸孔中心坐标，确定所述缸孔圆心坐标，包括：

获取待测量缸孔圆心的理论横坐标和理论纵坐标；

根据目标缸孔中心坐标的横坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的横坐标；

根据目标缸孔中心坐标的纵坐标进行均值计算，获得所述缸孔圆心坐标的纵坐标；

其中，若所述第一缸孔中心坐标的横坐标与所述理论横坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，且所述第一缸孔中心坐标的纵坐标与所述理论纵坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，将所述第一缸孔中心坐标作为所述目标缸孔中心坐标；

若所述第i+1缸孔中心坐标的横坐标与所述理论横坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，且所述第i+1缸孔中心坐标的纵坐标与所述理论纵坐标之间的差值绝对值在0.2毫米以内，将所述第i+1缸孔中心坐标作为所述目标缸孔中心坐标。

5.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标，包括：

控制所述测头沿所述精镗机床的X方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一横向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二横向测量值；

在所述测头返回所述设计中心后，控制所述测头沿所述精镗机床的Y方向进行往返移动，在所述测头在触碰所述待测量缸孔一端的缸孔内壁时，获取第一纵向测量值，在所述测头在触碰所述待测量缸孔另一端的缸孔内壁时，获取第二纵向测量值；

根据所述第一横向测量值和所述第二横向测量值，确定所述第i+1缸孔中心坐标的横坐标；根据所述第一纵向测量值和所述第二纵向测量值，确定所述第i+1缸孔中心坐标的纵坐标。

6.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，N的取值范围为5至11。

7.如权利要求6所述的确定方法，其特征在于，所述预设角度的取值范围为8°～15°。

8.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述测头为十字形测头，所述十字形测头的直径等于所述待测量缸孔直径与预设值的差值，所述预设值的取值范围为4毫米至6毫米。

9.一种缸孔圆心的确定装置，其特征在于，所述确定装置包括：

测量模块，用于控制精镗机床的测头从所述精镗机床的设计中心出发，通过四点测圆心方法获得所述待测量缸孔的第一缸孔中心坐标；以及根据预设角度，控制所述测头的主轴旋转N次；在每一次旋转后，控制所述测头从所述设计中心出发，通过所述四点测圆心方法获得在第i次旋转时所述待测量缸孔的第i+1缸孔中心坐标；N≥3且为整数，i依次取值1,2,…,N；

确定模块，用于根据所述第一缸孔中心坐标和所述第i+1缸孔中心坐标，确定所述待测量缸孔的缸孔圆心坐标。

10.一种精镗机床，其特征在于，所述精镗机床的控制器被用于编程实现如权利要求1～8任一权项所述的确定方法的步骤。

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