CN107138764A - 承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法 - Google Patents

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刘连军
梁鑫光
胡万春
倪清泉
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邵小平
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Abstract

本发明公开一种承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法，其工艺流程为，首先进行试切试验，摸索出合理的锥孔切削参数，及切削参数对锥孔角度的影响规律；然后，将锥孔留余量镗为圆柱孔；测量孔的位置度；依此对各孔位进行补偿再加工；复测孔的位置度，直至满足设计要求。锥孔加工时：利用圆柱孔的孔位，单校单做，分粗、半精、精加工，首次精加工时原点抬高一定值；用机械测量臂测量锥孔的尺寸；依据实测值调整切削参数、计算深度方向补偿量；重设深度方向原点将锥孔精加工到位。采用本发明的工艺方法，既提高了器‑箭接口成型精度的可靠性，又能对锥孔的位置度及尺寸精度进行定量分析，满足航天对质量及可靠性的要求。

Description

承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法
技术领域
本发明涉及一种大尺寸空间飞行器器箭接口的机加工技术，具体地说是涉及大型承力筒端面高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法，适用于航天领域承力筒锥孔的加工，也可应用于大尺寸构件上高精度锥孔的加工。
背景技术
锥孔-锥套配合具有较高的定位精度和较好的抗剪切性能，越来越多地应用在航天飞行器的器(星)-箭接口中。以某飞行器为例，其承力筒端框上均布有 12处锥孔，作为与火箭的对接接口。作为对外接口，锥孔的角度(以下简称锥角)、锥孔大端孔直径(简称大端孔径)、锥孔的位置度都有很高的精度要求。小型零件上的高精度锥孔一般可采用精密车床车削加工，但是大型承力筒上的锥孔只能在大型龙门铣床上以铣削的方式加工出。
但是，在加工上，一方面，由于加工过程中颤振、让刀误差、刀具磨损等不可测因素的存在，依靠数控程序铣削出的锥孔精度稳定性不高，锥角、大端孔径超差现象时有发生；另一方面，在较大尺寸范围尺度上(≥3000mm)的机床定位精度往往较差，尤其是具有悬臂结构的数控镗铣床，从而导致锥孔的位置度达不到设计要求。另外，在测量方面，锥孔测量应用较多的是检测塞规，属于自制工装，只能对锥孔尺寸进行定性测量，不能进行定量评价，这显然不能满足航天产品对质量和可靠性的苛刻要求。
因此，从加工效率、加工可靠性出发，亟需开发一种满足承力筒高精度锥孔加工、测量的工艺方法。
发明内容
本发明的目的是解决大型承力筒端面锥孔加工时精度无法保证、测量时只是定性分析等问题，提供一种承力筒端面锥孔加工测量一体化的工艺方法，使锥孔的位置度、尺寸精度合格率达到100％，并且可对锥孔的尺寸精度进行定量分析。
为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：一种承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法，其特征是，其工艺流程如下：
首先进行试切试验，摸索出合理的锥孔切削参数，及切削参数对锥孔角度的影响规律；
然后将锥孔留余量镗为圆柱孔；测量孔的位置度，依此对各孔位进行补偿再加工；复测孔的位置度，直至满足设计要求；
最后进行锥孔加工：利用圆柱孔的孔位，单校单做，分粗、半精、精加工，首次精加工时原点抬高一定值；用机械测量臂测量锥孔的尺寸；依据实测值调整切削参数、计算深度方向补偿量；重设深度方向原点将锥孔精加工到位。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本工艺方法能最大限度地避免机床定位误差引起的锥孔位置度超差，避免刀具磨损、加工颤振、对刀误差等引起的锥孔角度及大端孔径超差；同时保证锥孔的位置度及尺寸精度。此外，本工艺方法中提出的测量方法，能对锥孔的位置度和锥孔型面的尺寸精度进行定量测量，而不只是单纯的定性分析，更符合航天型号产品对质量和可靠性的苛刻要求。该工艺方法在某型号承力筒中收到了很好的应用效果。
具体实施方式
为详细说明本发明的具体内容、实施方式及成效，下面将结合实施实例予以进一步说明。
为某型号承力筒器-箭接口的典型结构示意图，该特征共12组均布在直径约为φ3000mm的节圆上。接口的位置度要求为φ0.2，该特征的锥面表面粗糙度、锥孔角度及大端孔径的精度均要求在铣削成型时保证。该锥孔结构铣削加工的具体工艺流程如下：
(1)试切试验：选取相同材料的试件进行锥孔试切试验，分粗加工(留0.4 余量，φ12立铣刀)、半精加工(留0.15余量，φ10球头刀)、精加工(φ10 球头刀)铣削锥孔。根据表面粗糙度、锥孔角度及大端孔径适当调整切削参数，并记录。试切发现，进给率F越大，锥孔角度越大。
(2)将柱段φ18孔钻、镗为φ17；
(3)利用激光跟踪仪测量φ17孔的位置；
(4)根据φ17孔位实测值与理论值比对，计算各孔的位置偏差；
(5)根据各孔的位置偏差计算各孔所在坐标平面内每个坐标分量的补偿量，然后将φ17孔扩镗至φ17.7。
(6)利用激光跟踪仪测量φ17.7孔的位置；
(7)重复工步5的方法，对孔位进行补偿，将φ17.7扩镗至φ18；
(8)再次利用激光跟踪仪对φ18孔的位置度进行精确测量。
(9)根据加工到位的φ18的孔位，利用百分表找正，单校单设原点，并参照试切时摸索出的切削参数，粗铣、半精铣锥孔。
(10)深度方向抬高0.05，执行精加工程序。
(11)利用机械测量臂测量锥孔的角度及大端孔径，取点时尽量在锥孔锥面上均匀选取，取点数量尽量密集(本实例取点数＞70)。
(12)根据计算出的锥孔角度适当调整进给率F值，根据大端孔径调整深度方向的进刀量，深度方向重设原点后再次执行精加工程序。
(13)再次利用机械测量臂对锥孔角度和大端孔径进行测量，取点方法同工步11。
(14)若测量结果满足设计要求，则进行下一组锥孔的加工；若测量结果不合格，则重新计算补偿量(重设F和深度方向原点)，再次执行精加工程序，重复测量步骤，直至测量合格。
对于本领域技术人员而言，显然本发明提及的工艺方法不限于上述示范性实例的细节，不同航天器的接口尺寸也不局限于本文范例中的这一种，因此上述仅以某型号接口对本工艺方法进行详细说明而已，非因此局限本发明的保护范围。但是，类似结构的加工思路与范例提及的一致，均基于加工-测量-补偿加工-再测量的思路，故依照上述实例所做的变形或套用均在此技术方案保护范围之内。

Claims (5)

1.一种承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法，其特征是，其工艺流程如下：
首先进行试切试验，摸索出合理的锥孔切削参数，及切削参数对锥孔角度的影响规律；
然后将锥孔留余量镗为圆柱孔；测量孔的位置度，依此对各孔位进行补偿再加工；复测孔的位置度，直至满足设计要求；
最后进行锥孔加工：利用圆柱孔的孔位，单校单做，分粗、半精、精加工，首次精加工时原点抬高一定值；用机械测量臂测量锥孔的尺寸；依据实测值调整切削参数、计算深度方向补偿量；重设深度方向原点将锥孔精加工到位。
2.如权利要求1所述承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法，其特征是：所述将锥孔留余量镗为圆柱孔时，将孔口倒角0.5×45°。
3.如权利要求1所述承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法，其特征是：所述复测孔的位置度时，利用激光跟踪仪测量各孔的位置，将各孔位置的实测值与理论值对比，计算各孔的位置度。
4.如权利要求1所述承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法，其特征是：所述锥孔首次精加工时，深度方向原点抬高一定值执行精加工程序，然后利用机械测量臂测量锥孔的角度及大端孔径，依此调整切削参数及深度方向的补偿量，重设深度方向原点后再次执行精加工程序。
5.如权利要求1所述承力筒器箭接口与高精度锥孔的测量加工一体化工艺方法，其特征是：所述机械测量臂测量锥孔角度和大端孔径时，取点应在整个锥面上均匀选取，取点数量＞70。
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