CN105729244A - 水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量工艺方法 - Google Patents

水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量的工艺方法。大型阀体两端盲阀轴孔加工过程中，用数控机床数控编程和激光跟踪仪相互配合测量的方法，可以测量大型阀体两端盲阀轴孔之间的同轴度。解决了大型阀体需要在重型数控回转工作台上进行两端阀轴孔加工的技术难题，提高了阀体装配及密封试验的产品质量。同时，激光跟踪仪配合测量两端盲阀轴孔之间同轴度的理念，可以在超出设备加工能力的其它大型部件的加工及同轴度的测量上进行参考应用。

Description

水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量工艺方法
技术领域
本发明公开了一种水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量工艺方法。
背景技术
水轮机阀体两端阀轴孔的加工，现有的加工方法是将阀体放置到数控回转工作台上，加工一端阀轴孔后，数控回转工作台回转180°，再加工另一端阀轴孔，是利用数控回转工作台的精度，保证阀体两端阀轴孔的同轴度要求。阀体阀轴孔加工的现有技术，依赖数控回转工作台的精度，无两端阀轴孔同轴度的直接测量数据，数控回转工作台和加工设备的精度决定了阀体阀轴孔的加工精度，存在一定加工失误的隐患。
发明的内容
本发明公开了一种水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量的工艺方法，优化了阀体阀轴孔加工及测量工艺，提高了阀体制造的精度。本发明的技术方案为：一种水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量工艺方法，包括以下工艺步骤：
(1)阀体与基准轴套定位测量工具装配，基准轴套定位测量工具放置到活门阀轴正上方的阀体平面上，并通过螺栓与阀体把紧；
(2)将活门两端阀轴的中心线投影到阀体平面上，调整两端基准轴套定位测量工具的中心线与阀体平面上活门两端阀轴的中心投影线基本重合，粗调整两端基准轴套定位测量工具的同轴度在1mm以内；
(3)用激光跟踪仪分别测量两端基准轴套定位测量工具的轴孔轮廓，确定基准轴套定位测量工具的轴孔中心，精调整两端基准轴套定位测量工具轴孔同轴度在0.10mm以内；
(4)以阀体上一端基准轴套定位测量工具轴孔为基准，用对中仪测量基准轴套定位工具轴孔的内圆并数控编程确定基准轴套定位工具轴孔中心线的三坐标数据，精镗阀体一端阀轴孔；
(5)数控机床用对中仪测量加工后的阀轴孔内圆，并数控编程确定加工后的阀轴孔中心线的三坐标数据，通过阀轴孔中心线的三坐标数据与基准轴套定位测量工具轴孔中心线的三坐标数据对比，确定加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度；
(6)用激光跟踪仪，测量加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度；
(7)加工后的阀轴孔装配钢套起到限位作用；
(8)阀体转180°，以阀体另一端基准轴套定位测量工具轴孔为基准，用对中仪测量基准轴套定位工具轴孔的内圆并数控编程确定基准轴套定位工具轴孔中心线的三坐标数据，，半精镗阀体另一端阀轴孔；
(9)数控机床用对中仪测量加工后的阀轴孔内圆，并数控编程确定加工后的阀轴孔中心线的三坐标数据，通过阀轴孔中心线的三坐标数据与基准轴套定位测量工具轴孔中心线的三坐标数据对比，确定加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度；
(10)用激光跟踪仪，测量阀体半精镗加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度；
(11)根据数控机床和激光跟踪仪测量的相关数据，微调整数控机床主轴中心；
(12)重新以阀体另一端基准轴套定位测量工具轴孔中心为基准，重复步骤(8)到步骤(10)工艺数控编程确定中心，精镗阀体另一端阀轴孔；
(13)重复步骤(5)工艺，数控机床数控编程测量精加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度；
(14)用激光跟踪仪，测量精加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度；
(15)通过数控机床数控编程和激光跟踪仪相互配合测量的方法，可以测量阀体两端盲阀轴孔的同轴度。
本发明在测量过程中存在如下技术难点：
(1)基准轴套定位测量工具轴孔同轴度的调整和测量：基准轴套定位测量工具轴孔是加工阀体轴孔的基准，调整后的两端基准轴套定位测量工具轴孔同轴度精度高，决定了阀体两端阀轴孔加工后的同轴度精度。
(2)基准轴套定位测量工具轴孔与阀轴孔之间的平行度测量：基准轴套定位测量工具轴孔中心测量的精度，决定了加工后的阀轴孔中心的精度。
(3)两端盲阀轴孔同轴度的测量：两端基准轴套定位测量工具轴孔的同轴度调整精度和基准轴套定位测量工具轴孔与加工后的阀体轴孔的平行度测量的精度，决定了两端盲阀轴孔同轴度的精度。
本发明的技术效果如下：
(1)阀体与基准轴套定位测量工具装配，基准轴套定位测量工具放置到活门阀轴正上方的阀体平面上，并通过螺栓与阀体把紧，基准轴套定位测量工具的精度和安装位置，保证阀轴孔的测量精度。
(2)将活门两端阀轴的中心线投影到阀体平面上，调整两端基准轴套定位测量工具的中心线与阀体平面上活门两端阀轴的中心投影线基本重合，粗调整两端基准轴套定位测量工具的同轴度在1mm以内便于激光跟踪仪测量。
(3)用激光跟踪仪分别测量两端基准轴套定位测量工具的轴孔轮廓，确定基准轴套定位测量工具的轴孔中心，精调整两端基准轴套定位测量工具轴孔同轴度在0.10mm以内，可以提高基准定位测量工具的测量精度。
(4)以阀体上一端基准轴套定位测量工具轴孔为基准，用对中仪测量基准轴套定位工具轴孔的内圆并数控编程确定基准轴套定位工具轴孔中心线的三坐标数据，精镗阀体一端阀轴孔，可以消除阀轴孔找正及加工的误差。
(5)数控机床用对中仪测量加工后的阀轴孔内圆，并数控编程确定加工后的阀轴孔中心线的三坐标数据，通过阀轴孔中心线的三坐标数据与基准轴套定位测量工具轴孔中心线的三坐标数据对比，确定加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度，检验机床的加工精度。
(6)用激光跟踪仪，测量加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度，测量的数据为基准分析数据。
(7)加工后的阀轴孔装配钢套限位，保证后序测量数据的准确。
(8)阀体转180°，以阀体另一端基准轴套定位测量工具轴孔为基准，用对中仪测量基准轴套定位工具轴孔的内圆并数控编程确定基准轴套定位工具轴孔中心线的三坐标数据，半精镗阀体另一端阀轴孔，可以消除阀轴孔找正及加工的误差。
(9)数控机床用对中仪测量加工后的阀轴孔内圆，并数控编程确定加工后的阀轴孔中心线的三坐标数据，通过阀轴孔中心线的三坐标数据与基准轴套定位测量工具轴孔中心线的三坐标数据对比，确定加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度，检验机床的加工精度。
(10)用激光跟踪仪，测量半精镗加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度，检验机床的加工精度和测量数据与原基准分析数据进行对比。
(11)根据数控机床和激光跟踪仪测量的相关数据，微调整数控机床主轴中心，进一步保证测量数据的准确性。
(12)重新以阀体另一端基准轴套定位测量工具轴孔中心为基准，重复步骤(8)到步骤(10)工艺数控编程确定中心，精镗阀体另一端阀轴孔，可以消除阀轴孔找正及加工的误差。
(13)重复步骤(5)工艺，数控机床数控编程测量精加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度，检验机床的加工精度。
(14)用激光跟踪仪，测量精加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度，测量的数据为基准分析数据。
(15)通过数控机床数控编程和激光跟踪仪相互配合测量的方法，可以测量阀体两端盲阀轴孔的同轴度，保证了阀体阀轴孔的质量。
本发明采用的数控机床数控编程和激光跟踪仪相互配合测量的方法，直接检验了阀体两端盲阀轴孔的同轴度，保证了阀体阀轴孔加工的质量。
本发明提出了一种水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量的工艺方法，解决了大型阀体需要在重型数控回转工作台上进行两端阀轴孔加工的技术难题。激光跟踪仪配合测量两端盲阀轴孔之间同轴度的理念，可以在超出设备加工能力的其它大型部件的加工及同轴度的测量上进行参考应用。
附图说明
图1阀体与基准定位测量工具位置原理图
图2基准定位测量工具调整顺序图
图3第一激光跟踪仪同轴度测量位置及顺序原理图
图4第二激光跟踪仪同轴度测量位置及顺序原理图
具体实施方式
一种水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量工艺方法，包括以下工艺步骤：
(1)活门1与阀体2组合成阀体后，活门1调整为全开位置，活门1与阀体2四周调整均匀；将基准轴套定位测量工具3对称180°放置到活门1阀轴正上方的阀体2平面上，并通过螺栓与阀体把紧，基准定位测量工具3的正确位置，能保证阀轴孔的测量精度，见图1。
(2)将活门1两端阀轴的中心线投影到阀体2平面上，调整两端基准轴套定位测量工具3的中心线与阀体2平面上活门1两端阀轴的中心投影线基本重合，粗调整两端基准轴套定位测量工具3的同轴度在1mm以内，调整基准定位测量工具3的安装位置，便于激光跟踪仪测量，见图1。
(3)用激光跟踪仪测量两端基准轴套定位测量工具3上第一基准圆6、第二基准圆7，分别记录第一基准圆6、第二基准圆7中心的坐标数据。精调整两端基准轴套定位测量工具3轴孔的同轴度在0.10mm以内，可以提高阀体2上两端阀轴孔第三基准圆4、第四基准圆5的测量精度，见图2。
(4)以阀体上一端基准轴套定位测量工具3上的第一基准圆6为基准，用对中仪测量基准轴套定位工具3上的第一基准圆6，并数控编程确定基准轴套定位工具第一基准圆6的中心线三坐标数据，精镗阀体2上的阀轴孔第三基准圆4。以第一基准圆6为基准找正，可以消除数控机床的系统误差，提高阀体2上的阀轴孔第三基准圆4的找正及加工精度，见图2。
(5)数控机床用对中仪测量测量加工后阀体2上阀轴孔第三基准圆4的中心，记录中心坐标数据；数控编程测量基准轴套定位测量工具3上的第一基准圆6的中心，记录中心坐标数据。可以检查阀体2上阀轴孔第三基准圆4中心线与基准定位测量工具3上的第一基准圆6中心线之间的平行度，检验机床的加工精度，见图2。
(6)在加工后的阀体2阀轴孔第三基准圆4上，均布八点，依次用激光跟踪仪测量第一测量点8、第二测量点9、第三测量点10、第四测量点11、第五测量点12、第六测量点13、第七测量点14和第八测量点15的三坐标数据，做记录；在基准轴套定位测量工具3第一基准圆6上，均布八点，依次用激光跟踪仪测量第九测量点16、第十测量点17、第十一测量点18、第十二测量点19、第十三测量点20、第十四测量点21、第十五测量点22和第十六测量点23的三坐标数据，做记录。通过激光跟踪仪测量的数据，分别确定阀体2阀轴孔第三基准圆4的中心三坐标数据和基准轴套定位测量工具3第一基准圆6的中心三坐标数据，测量的数据为基准分析数据，见图3。
(7)在加工后的阀体2阀轴孔第三基准圆4内，装配钢套限位工具，防止活门1出现位移，保证后序测量数据的准确，见图2。
(8)阀体转180°，以第二基准圆7为基准，用对中仪测量测量第二基准圆7，并数控编程确定第二基准圆7中心线的三坐标数据，半精镗阀体2上的阀轴孔第四基准圆5。以第二基准圆7为基准找正，可以消除数控机床的系统误差，提高阀体2上的阀轴孔第四基准圆5的找正及加工精度，见图2。
(9)数控机床用对中仪测量半精加工后阀体2上阀轴孔第四基准圆5的中心，记录中心三坐标数据；数控编程测量第二基准圆7的中心，记录中心三坐标数据。通过阀轴孔第四基准圆5中心线的三坐标数据与第二基准圆7中心线的三坐标数据对比，可以检查阀体2上阀轴孔第四基准圆5中心线与第二基准圆7中心线之间的平行度，检验机床的加工精度，见图2。
(10)在半精加工后的阀体2阀轴孔第四基准圆5上，均布八点，依次用激光跟踪仪测量第十七测量点24、第十八测量点25、第十九测量点26、第二十测量点27、第二十一测量点28、第二十二测量点29、第三十测量点30和第三十一测量点31的三坐标数据，做记录；在基准轴套定位测量工具3第二基准圆7上，均布八点，依次用激光跟踪仪测量第三十二测量点32、第三十三测量点33、第三十四测量点34、第三十五测量点35、第三十六测量点36、第三十七测量点37、第三十八测量点38和第三十九测量点39的三坐标数据，做记录。通过激光跟踪仪测量的数据，分别确定阀体2阀轴孔第四基准圆5的中心三坐标数据和基准轴套定位测量工具3第二基准圆7的中心三坐标数据，测量的数据与原基准分析数据进行对比，见图4。
(11)根据数控机床测量的阀体2上阀轴孔第四基准圆5的中心数据、第二基准圆7的中心和激光跟踪仪测量阀体2上阀轴孔第四基准圆5、第二基准圆7的三坐标数据，微调整数控机床主轴中心，进一步保证测量数据的准确性，见图2。
(12)重新以阀体上第二基准圆7为基准，重复步骤(8)到步骤(10)工艺数控编程确定中心，精镗阀体2上的阀轴孔第四基准圆5。以第二基准圆7为基准找正，可以消除数控机床的系统误差，提高阀体2上的阀轴孔第四基准圆5的找正及加工精度，见图2。
(13)重复步骤(5)工艺，数控机床数控编程测量精加工后阀体2上阀轴孔第四基准圆5的中心，记录中心三坐标数据；数控编程测量第二基准圆7的中心，记录中心三坐标数据。可以检查阀体2上阀轴孔第四基准圆5中心线与第二基准圆7中心线之间的平行度，检验机床的加工精度，见图2。
(14)在精加工后的阀体2阀轴孔第四基准圆5上，均布八点，依次用激光跟踪仪测量第十七测量点24、第十八测量点25、第十九测量点26、第二十测量点27、第二十一测量点28、第二十二测量点29、第三十测量点30和第三十一测量点31的三坐标数据，做记录；在基准轴套定位测量工具3第二基准圆7上，均布八点，依次用激光跟踪仪测量第三十二测量点32、第三十三测量点33、第三十四测量点34、第三十五测量点35、第三十六测量点36、第三十七测量点37、第三十八测量点38和第三十九测量点39的三坐标数据，做记录。通过激光跟踪仪测量的数据，分别确定阀体2阀轴孔第四基准圆5的中心三坐标数据和基准轴套定位测量工具3第二基准圆7的中心三坐标数据，测量的数据与原基准分析数据进行对比，见图4。
(15)通过数控机床数控编程和激光跟踪仪测量阀体2上阀轴孔第三基准圆4、第四基准圆5的中心和基准轴套定位测量工具3上第一基准圆6、第二基准圆7中心的方法，可以测量阀体2上两端盲阀轴孔第三基准圆4、第四基准圆5之间的同轴度，保证阀体两端盲阀轴孔的加工质量，见图2。
需用装备：
●对中仪
●激光跟踪仪
●笔记本电脑
本发明提出了一种水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量的工艺方法，解决了大型阀体需要在重型数控回转工作台上进行两端阀轴孔加工的技术难题。激光跟踪仪配合测量两端盲阀轴孔之间同轴度的理念，可以在超出设备加工能力的其它大型部件的加工及同轴度的测量上进行参考应用。

Claims (1)

1.一种水轮机大型阀体两端盲阀轴孔同轴度测量工艺方法，其特征是：包括以下工艺步骤：
(1)阀体与基准轴套定位测量工具装配，基准轴套定位测量工具放置到活门阀轴正上方的阀体平面上，并通过螺栓与阀体把紧；
(2)将活门两端阀轴的中心线投影到阀体平面上，调整两端基准轴套定位测量工具的中心线与阀体平面上活门两端阀轴的中心投影线基本重合，粗调整两端基准轴套定位测量工具的同轴度在1mm以内；
(3)用激光跟踪仪分别测量两端基准轴套定位测量工具的轴孔轮廓，确定基准轴套定位测量工具的轴孔中心，精调整两端基准轴套定位测量工具轴孔同轴度在0.10mm以内；
(4)以阀体上一端基准轴套定位测量工具轴孔为基准，用对中仪测量基准轴套定位工具轴孔的内圆并数控编程确定基准轴套定位工具轴孔中心线的三坐标数据，精镗阀体一端阀轴孔；
(5)数控机床用对中仪测量加工后的阀轴孔内圆，并数控编程确定加工后的阀轴孔中心线的三坐标数据，通过阀轴孔中心线的三坐标数据与基准轴套定位测量工具轴孔中心线的三坐标数据对比，确定加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度；
(6)用激光跟踪仪，测量加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度；
(7)加工后的阀轴孔装配钢套起到限位作用；
(8)阀体转180°，以阀体另一端基准轴套定位测量工具轴孔为基准，用对中仪测量基准轴套定位工具轴孔的内圆并数控编程确定基准轴套定位工具轴孔中心线的三坐标数据，，半精镗阀体另一端阀轴孔；
(9)数控机床用对中仪测量加工后的阀轴孔内圆，并数控编程确定加工后的阀轴孔中心线的三坐标数据，通过阀轴孔中心线的三坐标数据与基准轴套定位测量工具轴孔中心线的三坐标数据对比，确定加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度；
(10)用激光跟踪仪，测量阀体半精镗加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度；
(11)根据数控机床和激光跟踪仪测量的相关数据，微调整数控机床主轴中心；
(12)重新以阀体另一端基准轴套定位测量工具轴孔中心为基准，重复步骤(8)到步骤(10)工艺数控编程确定中心，精镗阀体另一端阀轴孔；
(13)重复步骤(5)工艺，数控机床数控编程测量精加工后的阀轴孔中心与基准轴套定位测量工具轴孔中心之间的平行度；
(14)用激光跟踪仪，测量精加工后的阀轴孔与基准定位测量工具之间的相对位置及平行度；
(15)通过数控机床数控编程和激光跟踪仪相互配合测量的方法，可以测量阀体两端盲阀轴孔的同轴度。
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