CN104460517A - 一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法 - Google Patents

一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104460517A
CN104460517A CN201410571086.3A CN201410571086A CN104460517A CN 104460517 A CN104460517 A CN 104460517A CN 201410571086 A CN201410571086 A CN 201410571086A CN 104460517 A CN104460517 A CN 104460517A
Authority
CN
China
Prior art keywords
axle
elbow
deviation
precision
bend
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410571086.3A
Other languages
English (en)
Inventor
赵明
石竖鲲
唐秀梅
刘德生
王欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Liming Aero Engine Group Co Ltd
Original Assignee
Shenyang Liming Aero Engine Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Liming Aero Engine Group Co Ltd filed Critical Shenyang Liming Aero Engine Group Co Ltd
Priority to CN201410571086.3A priority Critical patent/CN104460517A/zh
Publication of CN104460517A publication Critical patent/CN104460517A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法，直接应用于立式五轴镗铣加工中心使用弯头进行精密孔加工工艺，所述提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法步骤如下：①通过试验分析五轴镗铣加工中心使用弯头钻镗孔精度偏差的性质，确定弯头长度L1，弯头宽度L2，主轴端面至旋转中心的距离GAGE以及刀具长度TOOL_L；本发明所述镗铣加工中心弯头加工精度补偿工方法专利技术能够解决航空发动机机匣等构件端面及径向孔加工偏置问题。通过坐标变换、误差补偿技术提高精密孔加工精度，提高加工质量，避免零件超差、报废带来的经济损失。

Description

一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法
技术领域
本发明涉及适用于航空发动机环形机匣等类似结构零件加工领域，特别提供了一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法。
背景技术
随着航空制造技术的发展，飞机发动机机匣等构件精度越来越高、结构越来越复杂。复杂、高精度机匣件安装边以及内外型腔径向孔位置度要求达到之内，并且需要使用弯头，刀具才能达到加工部位。因弯头与机床主轴偏转点存在安装偏差，刀具偏转时将产生位置误差，影响精密孔的加工精度，无法满足航空发动机机匣等构件精密孔加工的要求。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果优良的提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法，直接应用于立式五轴镗铣加工中心使用弯头进行精密孔加工工艺，通过数学公式，进行坐标变换，补偿因弯头偏差造成的精密孔加工位置误差，达到提高加工精度的目的，
所述提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法，步骤如下：
①通过试验分析五轴镗铣加工中心使用弯头钻镗孔精度偏差的性质，确定弯头长度L1，弯头宽度L2，主轴端面至旋转中心的距离GAGE以及刀具长度TOOL_L，将L1、L2、GAGE和TOOL_L值输入到机床刀具及参数表中；
②根据五轴镗铣加工中心弯头钻镗孔偏差分析结果，检测机床主轴与直线轴、旋转轴及弯头的安装偏差值；通过在机床上打表的方法确定旋转中心X向偏差△X，旋转中心Y向偏差△Y，旋转中心Z向偏差△Z，B轴旋转角度△B，C轴旋转角度△C；
③按机床检测数据，建立五轴镗铣加工中心仿真模型；
④建立机床加工坐标系变换数学公式：
通过弯头运动分析，弯头绕B轴旋转中心运动产生的位置偏差在X向、Z向，弯头绕C轴旋转中心运动产生的位置偏差在X向、Y向，X向的偏差值是B轴和C轴偏差值的叠加，要保证B轴和C轴旋转后的坐标值仍然正确，需要进行补偿，B轴和C轴旋转后X向、Y向、Z向的补偿公式如下：
X坐标值补偿公式：
X补偿值＝2*△X-SQRT(△X*△X+△Y*△Y)*COS(ATAN(△Y/△X)-△C)-
SQRT(△X*△X+△Z*△Z)*COS(ATAN(△Z/△X)-△B)
Y坐标值补偿公式：
Y补偿值＝△Y-SQRT(△X*△X+△Y*△Y)*SIN(ATAN(△Y/△X)-△C)
Z坐标值补偿公式：
Z补偿值＝△Z-SQRT(△X*△X+△Z*△Z)*SIN(ATAN(△Z/△X)-△B)
⑤进行仿真验证及现场加工测试；
⑥设置后置处理格式。
所述提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法，选择机匣试验件，编制弯头加工数控程序，进行试验件的数控加工。完成试验件加工后，送三坐标测量机进行孔位置的的检测，分析孔位置偏差值及方向。进行镗铣加工中心机床精度检测，通过打表方法，检查出机床主轴与直线轴、旋转轴及弯头的安装偏差值及偏差方向。根据机床精度打表检查结果数据，建立机床仿真模型，使仿真加工环境配置与实际机床状态一致。
编制弯头钻孔试验程序，在机床仿真加工系统中进行仿真加工验证，分析精密孔加工系统偏差产生原因，根据孔加工误差产生原因，建立数学模型，推导出坐标补偿公式。根据误差补偿公式，设置后置处理格式，编制数控加工程序，进行现场加工试验，按照调整补偿精度，确定合理的误差补偿公式。
本发明所述镗铣加工中心弯头加工精度补偿工方法专利技术能够解决航空发动机机匣等构件端面及径向孔加工偏置问题。通过坐标变换、误差补偿技术提高精密孔加工精度，提高加工质量，避免零件超差、报废带来的经济损失。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为弯头加工立体示意图；
图2为弯头加工示意图；
图3为弯头安装偏心示意图；
图4为图3中A弯头安装偏心示意图。
具体实施方式
实施例1
所述提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法，步骤如下：
①通过试验分析五轴镗铣加工中心使用弯头钻镗孔精度偏差的性质，确定弯头长度L1，弯头宽度L2，主轴端面至旋转中心的距离GAGE以及刀具长度TOOL_L，将L1、L2、GAGE和TOOL_L值输入到机床刀具及参数表中；
②根据五轴镗铣加工中心弯头钻镗孔偏差分析结果，检测机床主轴与直线轴、旋转轴及弯头的安装偏差值；通过在机床上打表的方法确定旋转中心X向偏差△X，旋转中心Y向偏差△Y，旋转中心Z向偏差△Z，B轴旋转角度△B，C轴旋转角度△C；
③按机床检测数据，建立五轴镗铣加工中心仿真模型；
④建立机床加工坐标系变换数学公式：
通过弯头运动分析，弯头绕B轴旋转中心运动产生的位置偏差在X向、Z向，弯头绕C轴旋转中心运动产生的位置偏差在X向、Y向，X向的偏差值是B轴和C轴偏差值的叠加，要保证B轴和C轴旋转后的坐标值仍然正确，需要进行补偿，B轴和C轴旋转后X向、Y向、Z向的补偿公式如下：
X坐标值补偿公式：
X补偿值＝2*△X-SQRT(△X*△X+△Y*△Y)*COS(ATAN(△Y/△X)-△C)-
SQRT(△X*△X+△Z*△Z)*COS(ATAN(△Z/△X)-△B)
Y坐标值补偿公式：
Y补偿值＝△Y-SQRT(△X*△X+△Y*△Y)*SIN(ATAN(△Y/△X)-△C)
Z坐标值补偿公式：
Z补偿值＝△Z-SQRT(△X*△X+△Z*△Z)*SIN(ATAN(△Z/△X)-△B)
⑤进行仿真验证及现场加工测试；
⑥设置后置处理格式。
所述提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法，选择机匣试验件，编制弯头加工数控程序，进行试验件的数控加工。完成试验件加工后，送三坐标测量机进行孔位置的的检测，分析孔位置偏差值及方向。进行镗铣加工中心机床精度检测，通过打表方法，检查出机床主轴与直线轴、旋转轴及弯头的安装偏差值及偏差方向。根据机床精度打表检查结果数据，建立机床仿真模型，使仿真加工环境配置与实际机床状态一致。
编制弯头钻孔试验程序，在机床仿真加工系统中进行仿真加工验证，分析精密孔加工系统偏差产生原因，根据孔加工误差产生原因，建立数学模型，推导出坐标补偿公式。根据误差补偿公式，设置后置处理格式，编制数控加工程序，进行现场加工试验，按照调整补偿精度，确定合理的误差补偿公式。
本实施例所述镗铣加工中心弯头加工精度补偿工方法专利技术能够解决航空发动机机匣等构件端面及径向孔加工偏置问题。通过坐标变换、误差补偿技术提高精密孔加工精度，提高加工质量，避免零件超差、报废带来的经济损失。
实施例2
所述机匣为环形机匣，最大外廓直径为2m，采用五轴数控机床加工该零件端面24处均布孔，孔位置度要求为由于五轴数控机床行程所限，采用直角弯头加工端面24处均布孔，但是由于弯头的安装偏差较大，弯头旋转90°产生的位置误差影响加工精度，无法满足加工要求，通过机床打表检测，该五坐标加工中心弯头安装误差为△X＝0.18mm，△Y＝0.2mm 1，△Z＝0.1mm，采用误差补偿公示计算得出加工孔位置坐标的补偿值分别为X＝0.08，Y＝0.03，Z＝0.28，仿真验证后通过后置处理或手动添加到数控程序实现误差补偿。

Claims (1)

1.一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法，其特征在于：所述提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法步骤如下：
①通过试验分析五轴镗铣加工中心使用弯头钻镗孔精度偏差的性质，确定弯头长度L1，弯头宽度L2，主轴端面至旋转中心的距离GAGE以及刀具长度TOOL_L，将L1、L2、GAGE和TOOL_L值输入到机床刀具及参数表中；
②根据五轴镗铣加工中心弯头钻镗孔偏差分析结果，检测机床主轴与直线轴、旋转轴及弯头的安装偏差值；通过在机床上打表的方法确定旋转中心X向偏差△X，旋转中心Y向偏差△Y，旋转中心Z向偏差△Z，B轴旋转角度△B，C轴旋转角度△C；
③按机床检测数据，建立五轴镗铣加工中心仿真模型；
④建立机床加工坐标系变换数学公式：
通过弯头运动分析，弯头绕B轴旋转中心运动产生的位置偏差在X向、Z向，弯头绕C轴旋转中心运动产生的位置偏差在X向、Y向，X向的偏差值是B轴和C轴偏差值的叠加，要保证B轴和C轴旋转后的坐标值仍然正确，需要进行补偿，B轴和C轴旋转后X向、Y向、Z向的补偿公式如下：
X坐标值补偿公式：
X补偿值＝2*△X-SQRT(△X*△X+△Y*△Y)*COS(ATAN(△Y/△X)-△C)-
SQRT(△X*△X+△Z*△Z)*COS(ATAN(△Z/△X)-△B)
Y坐标值补偿公式：
Y补偿值＝△Y-SQRT(△X*△X+△Y*△Y)*SIN(ATAN(△Y/△X)-△C)
Z坐标值补偿公式：
Z补偿值＝△Z-SQRT(△X*△X+△Z*△Z)*SIN(ATAN(△Z/△X)-△B)
⑤进行仿真验证及现场加工测试；
⑥设置后置处理格式。
CN201410571086.3A 2014-10-22 2014-10-22 一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法 Pending CN104460517A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410571086.3A CN104460517A (zh) 2014-10-22 2014-10-22 一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410571086.3A CN104460517A (zh) 2014-10-22 2014-10-22 一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104460517A true CN104460517A (zh) 2015-03-25

Family

ID=52906749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410571086.3A Pending CN104460517A (zh) 2014-10-22 2014-10-22 一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104460517A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105353722A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种用于五轴联动插补误差补偿的方法
CN107962201A (zh) * 2017-11-23 2018-04-27 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种位于机匣涂层带上的孔的加工方法
CN107991994A (zh) * 2017-11-24 2018-05-04 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种不定心装夹的加工方法
CN112091542A (zh) * 2020-09-10 2020-12-18 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 一种消除精密孔或环槽喇叭口的加工方法
CN112108666A (zh) * 2020-09-18 2020-12-22 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 一种提高组合配钻锥度孔形位公差的方法
CN113899329A (zh) * 2021-09-29 2022-01-07 中国航发动力股份有限公司 一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法
CN114047698A (zh) * 2021-11-12 2022-02-15 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种数控机床精度自适应补偿方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329457A (en) * 1993-04-15 1994-07-12 General Electric Company Comprehensive three-dimensional rotary tool point compensation
CN103264316A (zh) * 2013-05-23 2013-08-28 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种镗铣加工中心弯头加工精度补偿工方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329457A (en) * 1993-04-15 1994-07-12 General Electric Company Comprehensive three-dimensional rotary tool point compensation
CN103264316A (zh) * 2013-05-23 2013-08-28 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种镗铣加工中心弯头加工精度补偿工方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105353722A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种用于五轴联动插补误差补偿的方法
CN105353722B (zh) * 2015-11-13 2018-07-31 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种用于五轴联动插补误差补偿的方法
CN107962201A (zh) * 2017-11-23 2018-04-27 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种位于机匣涂层带上的孔的加工方法
CN107991994A (zh) * 2017-11-24 2018-05-04 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种不定心装夹的加工方法
CN112091542A (zh) * 2020-09-10 2020-12-18 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 一种消除精密孔或环槽喇叭口的加工方法
CN112108666A (zh) * 2020-09-18 2020-12-22 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 一种提高组合配钻锥度孔形位公差的方法
CN113899329A (zh) * 2021-09-29 2022-01-07 中国航发动力股份有限公司 一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法
CN114047698A (zh) * 2021-11-12 2022-02-15 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种数控机床精度自适应补偿方法
CN114047698B (zh) * 2021-11-12 2024-04-30 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种数控机床精度自适应补偿方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104460517A (zh) 一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法
CN103264316B (zh) 一种镗铣加工中心弯头加工精度补偿工方法
Xiang et al. Using a double ball bar to identify position-independent geometric errors on the rotary axes of five-axis machine tools
Eguti et al. Design of a robotic orbital driller for assembling aircraft structures
CN105159228B (zh) 五轴联动数控机床实现rtcp功能的五轴标定方法
EP3715980B1 (en) Model-based definition for machining aircraft parts
CN103926094A (zh) 一种模拟真实切削工况的机床静刚度测试装置及方法
CN107081638A (zh) 一种机床工作空间热误差辨识模型建立方法
Stepan et al. On stability of emulated turning processes in HIL environment
Ibaraki et al. A five-axis machining error simulator for rotary-axis geometric errors using commercial machining simulation software
Chen et al. Separation and compensation of geometric errors of rotary axis in 5-axis ultra-precision machine tool by empirical mode decomposition method
US10899476B1 (en) Model-based definition for machining aircraft parts
Lei et al. MTConnect compliant monitoring for finishing assembly interfaces of large-scale components: A vertical tail section application
Jankowski et al. Machine tool probes testing using a moving inner hemispherical master artefact
Du et al. Modeling and compensation of comprehensive errors for thin-walled parts machining based on on-machine measurement
Tao et al. A new approach to identify geometric errors directly from the surface topography of workpiece in ultra-precision machining
CN106141809A (zh) 工装精确定位的方法
CN106141810B (zh) 机器人操作下筒状工件内腔加工壁厚的保证方法
Sato et al. Finished surface simulation method to predicting the effects of machine tool motion errors
Liu et al. Mode shape database-based estimation for machine tool dynamics
Sato et al. Geometric error compensation of five-axis machining centers based on on-machine workpiece measurement
Bushuev et al. Precision and efficiency of metal-cutting machines
Khodaygan Manufacturing error compensation based on cutting tool location correction in machining processes
CN105729244A (zh) 水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量工艺方法
CN104656655A (zh) 八足爬行自动钻孔机器人姿态检测调整的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150325

RJ01 Rejection of invention patent application after publication