CN109719359B - 一种整体叶盘电解加工在线测量加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种整体叶盘电解加工在线测量加工装置,包括机床主体(1)、在线测量装置(3)、运动控制装置(5)和数据分析装置(11);所述在线测量系统(3)安装在机床主轴(2)上,运动控制系统(5)控制机床主轴(2)的运动,测量系统(3)中的探头(17)与待检测叶盘实现触碰测量;数据分析装置(11)对整体叶盘关键部位进行分析、并通过运动控制装置(5)进行测量,测量数据通过多功能数据采集卡(16)传递给数据分析装置(11),测量结果通过LCD显示器显示给工程人员,整个设计结构,能够有效提高零件的测量效率,便于工程人员在线对工件加工误差分析,实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种整体叶盘电解加工在线测量加工装置,属于叶盘测量技术领域。
背景技术
整体构件是采用整体制造技术的一类零件,其零件的强度比采用组合方法制造的零件要高得多,其可靠性高,使用寿命长,目前已在航空航天、军工行业、船舶制造等行业得到了应用。虽然整体构件性能突出,但整体叶盘的叶片形状复杂、加工精度等级和表面质量高以及采用材料特殊等因素均使整体叶盘制造是一个难题。
在整体叶盘加工试制过程中,通常需要对叶片进行多次测量,并根据测量结果对试验方案进行调整。在过去采用离线测量方式,但每一次离线测量都需要把零件从机床上取下来,夹具调整与对刀比较麻烦,既耗时又费力,延长了零件的试制时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高叶盘测量效率的整体叶盘电解加工在线测量加工装置。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种整体叶盘电解加工在线测量加工装置,包括机床主体、在线测量装置、运动控制装置和数据分析装置;
其中,运动控制装置内置电源进行取电工作,运动控制装置的各个运动驱动输出端分别与机床主体上包括机床主轴在内的各个运动装置进行连接,并分别控制;
待检测叶盘设置于机床主体的检测基座上,机床主轴的前端指向待检测叶盘;在线测量装置包括探头、测量控制装置和对刀装置;探头的末端与测量控制装置相对接,测量控制装置设置于机床主轴的前端上,探头的前端指向叶盘的检测面,对刀装置设置于机床主体的检测基座上,且对刀装置位于待检测叶盘的侧面;
数据分析装置分别与测量控制装置、运动控制装置相连接,并分别进行双向通信;数据分析装置经运动控制装置针对机床主体上包括机床主轴在内的各个运动装置进行运动控制,带动待检测叶盘的位移,实现探头前端分别与待检测叶盘上各指定部位的触碰;同时,数据分析装置控制测量控制装置实时获得探头前端与其所触碰待检测叶盘上指定部位之间的位移值,并返回数据分析装置中。
作为本发明的一种优选技术方案:所述在线测量装置还包括圆柱滚子轴承、螺钉、浮动卡头外壳、弹簧、锥柄端面、拨杆、钢球、过渡轴、紧定螺钉、弹性套、固定件;其中,过渡轴包括圆柱体和端面板,端面板的外径大于圆柱体端面的外径,端面板的其中一面与圆柱体的其中一面相固定连接,且端面板的圆心位于圆柱体两端端面中心连线所在直线上;弹性套的两端敞开且相互贯通,圆柱体的外径与弹性套的内径相适应,弹性套的长度大于过渡轴中圆柱体的长度,弹性套套设于过渡轴中圆柱体的外周,且弹性套上面向过渡轴中端面板的端部对接端面板;弹性套的另一端固定对接所述机床主轴的前端,弹性套的侧面上设置贯穿其内外空间的通孔,该通孔内壁设置内螺纹,紧定螺钉的前端由外部旋转穿过该通孔,并顶住过渡轴中圆柱体的侧面;
浮动卡头外壳包括其中一端敞开、另一端封闭的圆筒体,以及环绕该圆筒体上其中一端外周固定设置的围边,该围边的外径与过渡轴中端面板的外径相适应,过渡轴中端面板上背向弹性套的面对接浮动卡头外壳上设置围边的敞开端,固定件的前端依次穿过过渡轴中端面板的边缘、浮动卡头外壳端部上围边的边缘,实现端面板与浮动卡头外壳端部上围边的连接;浮动卡头外壳中圆筒体封闭端上设置贯穿其内外的通孔,该通孔的内径与圆柱滚子轴承端面的外径相适应,弹簧位于浮动卡头外壳的圆筒体内,圆柱滚子轴承的其中一端由该圆筒体封闭端上通孔插入该圆筒体中,并穿过内设于该圆筒体内的弹簧,以及圆柱滚子轴承的该端固定对接锥柄端面的大面积端面,锥柄端面的小面积端面面向过渡轴中的端面板,钢球设置于锥柄端面小面积端面与端面板之间;圆柱滚子轴承的另一端与所述测量控制装置相对接,所述探头的末端与测量控制装置相对接,探头的前端指向叶盘的检测面。
作为本发明的一种优选技术方案:所述运动控制装置包括伺服驱动器、供电电源、端子口;供电电源即运动控制装置的内置电源,供电电源与伺服驱动器相连接进行供电,伺服驱动器的信号端经端子口与所述数据分析装置相连接,伺服驱动器的各个控制端即为运动控制装置的各个运动驱动输出端,伺服驱动器的各个控制端分别与所述机床主体上包括机床主轴在内的各个运动装置进行连接,并分别控制。
作为本发明的一种优选技术方案:所述数据分析装置包括运动控制卡、电源脉冲、控制器、图像显示装置、上位机和多功能数据采集卡;其中,电源脉冲为数据分析装置中各个装置进行供电,控制器分别与图像显示装置、上位机的通讯端口相连接,同时,上位机经过运动控制卡对接所述运动控制装置中的端子口,以及上位机经多功能数据采集卡对接所述测量控制装置。
作为本发明的一种优选技术方案:还包括开关量输出接口板,所述测量控制装置对接多功能数据采集卡的同时,测量控制装置经过开关量输出接口板对接多功能数据采集卡。
作为本发明的一种优选技术方案:所述图像显示装置为LCD显示器。
本发明所述一种整体叶盘电解加工在线测量加工装置采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
本发明所设计整体叶盘电解加工在线测量加工装置,由上位机控制,并采用运动控制卡进行探头的运动控制,测量数据通过多功能数据采集卡采集和发送,运动控制卡和多功能数据采集卡安装在上位机上,控制的集成度高。探头测量过程中的运动会由运动控制装置中的伺服驱动器进行控制,运动和定位精度高,整个测量过程的运动、全部动作由上位机控制,控制自动化高;并且在线测量装置安装在机床主轴上,通过液压锁紧结构进行自动锁紧,并由其中测量控制装置进行探头运行状况自我检测,实现了在线测量机构自动装卸的功能;整个装置实现了在线测量的闭环控制,并同时在线进行误差分析,有利于工程人员或操作人员在线对加工质量进行控制。
附图说明
图1是本发明所设计整体叶盘电解加工在线测量加工装置的示意图;
图2是本发明所设计在线测量装置的示意图。
其中,1. 机床主体,2. 机床主轴,3. 在线测量装置,4. 对刀装置,5. 运动控制装置,6. 伺服驱动器,7. 供电电源,8. 端子口,9. 开关量输出接口板,10. 运动控制卡,11. 数据分析装置,12. 电源脉冲,13. 控制器,14. 图像显示装置,15. 上位机,16. 多功能数据采集卡,17. 探头,18. 测量控制装置,19. 圆柱滚子轴承,20. 螺钉,21. 浮动卡头外壳,22. 弹簧,23. 锥柄端面,24. 拨杆,25. 钢球,26. 过渡轴,27. 紧定螺钉,28. 弹性套,29. 固定件。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种整体叶盘电解加工在线测量加工装置,实际应用当中,如图1所示,包括机床主体1、在线测量装置3、运动控制装置5、开关量输出接口板9和数据分析装置11。
其中,运动控制装置5包括伺服驱动器6、供电电源7、端子口8;供电电源7即运动控制装置5的内置电源,供电电源7与伺服驱动器6相连接进行供电,伺服驱动器6的信号端经端子口8与所述数据分析装置11相连接,伺服驱动器6的各个控制端即为运动控制装置5的各个运动驱动输出端,伺服驱动器6的各个控制端分别与所述机床主体1上包括机床主轴2在内的各个运动装置进行连接,并分别控制。
待检测叶盘设置于机床主体1的检测基座上,机床主轴2的前端指向待检测叶盘;如图2所示,在线测量装置3具体包括对刀装置4、探头17、测量控制装置18、圆柱滚子轴承19、螺钉20、浮动卡头外壳21、弹簧22、锥柄端面23、拨杆24、钢球25、过渡轴26、紧定螺钉27、弹性套28、固定件29;其中,过渡轴26包括圆柱体和端面板,端面板的外径大于圆柱体端面的外径,端面板的其中一面与圆柱体的其中一面相固定连接,且端面板的圆心位于圆柱体两端端面中心连线所在直线上;弹性套28的两端敞开且相互贯通,圆柱体的外径与弹性套28的内径相适应,弹性套28的长度大于过渡轴26中圆柱体的长度,弹性套28套设于过渡轴26中圆柱体的外周,且弹性套28上面向过渡轴26中端面板的端部对接端面板;弹性套28的另一端固定对接所述机床主轴2的前端,弹性套28的侧面上设置贯穿其内外空间的通孔,该通孔内壁设置内螺纹,紧定螺钉27的前端由外部旋转穿过该通孔,并顶住过渡轴26中圆柱体的侧面;浮动卡头外壳21包括其中一端敞开、另一端封闭的圆筒体,以及环绕该圆筒体上其中一端外周固定设置的围边,该围边的外径与过渡轴26中端面板的外径相适应,过渡轴26中端面板上背向弹性套28的面对接浮动卡头外壳21上设置围边的敞开端,固定件29的前端依次穿过过渡轴26中端面板的边缘、浮动卡头外壳21端部上围边的边缘,实现端面板与浮动卡头外壳21端部上围边的连接;浮动卡头外壳21中圆筒体封闭端上设置贯穿其内外的通孔,该通孔的内径与圆柱滚子轴承19端面的外径相适应,弹簧22位于浮动卡头外壳21的圆筒体内,圆柱滚子轴承19的其中一端由该圆筒体封闭端上通孔插入该圆筒体中,并穿过内设于该圆筒体内的弹簧22,以及圆柱滚子轴承19的该端固定对接锥柄端面23的大面积端面,锥柄端面23的小面积端面面向过渡轴26中的端面板,钢球25设置于锥柄端面23小面积端面与端面板之间;圆柱滚子轴承19的另一端与所述测量控制装置18相对接,所述探头17的末端与测量控制装置18相对接,探头17的前端指向叶盘的检测面,对刀装置4设置于机床主体1的检测基座上,且对刀装置4位于待检测叶盘的侧面,实际应用当中,测量控制装置18上设置专用的测量程序,调用测量程序,发出测量指令时,控制器发出锁紧指令,控制液压锁紧结构对弹簧套进行锁紧,同时打开测量电路。测量的运动过程分为“锁紧检查”、“错误检查”、“在线测量”,首先测量装置进行“锁紧检查”保证测量机构与主轴正确锁紧,再进行“错误检查”保证检测程序和安装的正确性,最后进行“在线测量”。这三个步骤保证了测量系统硬件以及软件的安全可靠性。
数据分析装置11包括运动控制卡10、电源脉冲12、控制器13、图像显示装置14、上位机15和多功能数据采集卡16;其中,电源脉冲12为数据分析装置11中各个装置进行供电,控制器13分别与图像显示装置14、上位机15的通讯端口相连接,实际应用当中,图像显示装置14具体采用LCD显示器,控制器13与LCD显示器14通过专用连接线和电缆连接。
同时,上位机15经过运动控制卡10对接所述运动控制装置5中的端子口8,以及上位机15经多功能数据采集卡16对接所述测量控制装置18,实际应用当中,上位机15设置有PCI插槽,所述多功能数据采集卡16与运动控制卡10设在PCI插槽中。
数据分析装置11分别与测量控制装置18、运动控制装置5进行双向通信;数据分析装置11经运动控制装置5针对机床主体1上包括机床主轴2在内的各个运动装置进行运动控制,带动待检测叶盘的位移,实现探头17前端分别与待检测叶盘上各指定部位的触碰,其中,运动控制装置5将数据反馈给运动控制卡10,并通过伺服驱动器6直接同步控制坐标轴的运动,实现了坐标轴联动加工;同时,数据分析装置11控制测量控制装置18实时获得探头17前端与其所触碰待检测叶盘上指定部位之间的位移值,并返回数据分析装置11中,由此即实现探头17与工件的触碰测量;测量控制装置18对接多功能数据采集卡16的同时,测量控制装置18经过开关量输出接口板9对接多功能数据采集卡16,开关量输出接口板9的引入将完善了控制系统,亦可进行手动操作。
如此,运动控制装置5基于采用上位机15和运动控制卡10联合控制电解加工机床联动的方式,利用二次开发搭建在线检测软件的GUI界面和运动控制卡的库函数操作,实现加工自动化控制。
具体来说,上述所设计整体叶盘电解加工在线测量加工装置在应用中,首先由数据分析系统11给出整体叶盘关键测量部位,由上位机15通过运动控制卡10来保证探头17与待检测叶盘上测量部位正确触碰:探头17测量数据由检测装置18通过多功能数据采集卡16反馈给上位机;上位机15通过其通讯端口,由控制器13在LCD显示器上输出显示。
上述所设计整体叶盘电解加工在线测量加工装置,在具体实际应用中,上位机15采用TPC8000-81X2T,运动控制卡10采用台湾泓格科技公司PISO-PS400运动控制卡,伺服驱动器6采用MR-J2S100A,与之配套的伺服电机多功能数据采集卡16采用PCI-826LU,开关量输出接口板9型号为DB-16R。运动控制卡10和功能数据采集卡16安装在上位机15中PCI插槽中,运用20线的扁平连接线PCI-826LU与DB-16R接口板,接口板可以接16路的输入与输出。运动控制卡10采用37针电缆线与数控转接卡DN-8648PB连接,采用专用连接线DN-8648PB的插槽中连接到伺服驱动器上。
上述技术方案所设计整体叶盘电解加工在线测量加工装置,由上位机15控制,并采用运动控制卡10进行探头17的运动控制,测量数据通过多功能数据采集卡16采集和发送,运动控制卡10和多功能数据采集卡16安装在上位机15上,控制的集成度高。探头17测量过程中的运动会由运动控制装置5中的伺服驱动器6进行控制,运动和定位精度高,整个测量过程的运动、全部动作由上位机15控制,控制自动化高;并且在线测量装置3安装在机床主轴2上,通过液压锁紧结构进行自动锁紧,并由其中测量控制装置18进行探头17运行状况自我检测,实现了在线测量机构自动装卸的功能;整个装置实现了在线测量的闭环控制,并同时在线进行误差分析,有利于工程人员或操作人员在线对加工质量进行控制。
所设计整体叶盘电解加工在线测量加工装置,将运动驱动软件在线测量系统与基于同一数控加工中心硬件测量设备有机的结合,快捷而又高效,不仅为整体叶盘电解加工提供一个现化的设计与分析工具,还有效减少了测量的工序,这将对补充与完善整体叶盘测量技术意义重大,影响深远。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (2)
1.一种整体叶盘电解加工在线测量加工装置,其特征在于:包括机床主体(1)、在线测量装置(3)、运动控制装置(5)和数据分析装置(11);
其中,运动控制装置(5)内置电源进行取电工作,运动控制装置(5)的各个运动驱动输出端分别与机床主体(1)上包括机床主轴(2)在内的各个运动装置进行连接,并分别控制;
待检测叶盘设置于机床主体(1)的检测基座上,机床主轴(2)的前端指向待检测叶盘;在线测量装置(3)包括探头(17)、测量控制装置(18)和对刀装置(4);探头(17)的末端与测量控制装置(18)相对接,测量控制装置(18)设置于机床主轴(2)的前端上,探头(17)的前端指向叶盘的检测面,对刀装置(4)设置于机床主体(1)的检测基座上,且对刀装置(4)位于待检测叶盘的侧面;
数据分析装置(11)分别与测量控制装置(18)、运动控制装置(5)相连接,并分别进行双向通信;数据分析装置(11)经运动控制装置(5)针对机床主体(1)上包括机床主轴(2)在内的各个运动装置进行运动控制,带动待检测叶盘的位移,实现探头(17)前端分别与待检测叶盘上各指定部位的触碰;同时,数据分析装置(11)控制测量控制装置(18)实时获得探头(17)前端与其所触碰待检测叶盘上指定部位之间的位移值,并返回数据分析装置(11)中;
在线测量装置(3)还包括圆柱滚子轴承(19)、螺钉(20)、浮动卡头外壳(21)、弹簧(22)、锥柄端面(23)、拨杆(24)、钢球(25)、过渡轴(26)、紧定螺钉(27)、弹性套(28)、固定件(29);其中,过渡轴(26)包括圆柱体和端面板,端面板的外径大于圆柱体端面的外径,端面板的其中一面与圆柱体的其中一面相固定连接,且端面板的圆心位于圆柱体两端端面中心连线所在直线上;弹性套(28)的两端敞开且相互贯通,圆柱体的外径与弹性套(28)的内径相适应,弹性套(28)的长度大于过渡轴(26)中圆柱体的长度,弹性套(28)套设于过渡轴(26)中圆柱体的外周,且弹性套(28)上面向过渡轴(26)中端面板的端部对接端面板;弹性套(28)的另一端固定对接所述机床主轴(2)的前端,弹性套(28)的侧面上设置贯穿其内外空间的通孔,该通孔内壁设置内螺纹,紧定螺钉(27)的前端由外部旋转穿过该通孔,并顶住过渡轴(26)中圆柱体的侧面;
浮动卡头外壳(21)包括其中一端敞开、另一端封闭的圆筒体,以及环绕该圆筒体上其中一端外周固定设置的围边,该围边的外径与过渡轴(26)中端面板的外径相适应,过渡轴(26)中端面板上背向弹性套(28)的面对接浮动卡头外壳(21)上设置围边的敞开端,固定件(29)的前端依次穿过过渡轴(26)中端面板的边缘、浮动卡头外壳(21)端部上围边的边缘,实现端面板与浮动卡头外壳(21)端部上围边的连接;浮动卡头外壳(21)中圆筒体封闭端上设置贯穿其内外的通孔,该通孔的内径与圆柱滚子轴承(19)端面的外径相适应,弹簧(22)位于浮动卡头外壳(21)的圆筒体内,圆柱滚子轴承(19)的其中一端由该圆筒体封闭端上通孔插入该圆筒体中,并穿过内设于该圆筒体内的弹簧(22),以及圆柱滚子轴承(19)的该端固定对接锥柄端面(23)的大面积端面,锥柄端面(23)的小面积端面面向过渡轴(26)中的端面板,钢球(25)设置于锥柄端面(23)小面积端面与端面板之间;圆柱滚子轴承(19)的另一端与所述测量控制装置(18)相对接,所述探头(17)的末端与测量控制装置(18)相对接,探头(17)的前端指向叶盘的检测面;
运动控制装置(5)包括伺服驱动器(6)、供电电源(7)、端子口(8);供电电源(7)即运动控制装置(5)的内置电源,供电电源(7)与伺服驱动器(6)相连接进行供电,伺服驱动器(6)的信号端经端子口(8)与所述数据分析装置(11)相连接,伺服驱动器(6)的各个控制端即为运动控制装置(5)的各个运动驱动输出端,伺服驱动器(6)的各个控制端分别与所述机床主体(1)上包括机床主轴(2)在内的各个运动装置进行连接,并分别控制;
数据分析装置(11)包括运动控制卡(10)、电源脉冲(12)、控制器(13)、图像显示装置(14)、上位机(15)和多功能数据采集卡(16);其中,电源脉冲(12)为数据分析装置(11)中各个装置进行供电,控制器(13)分别与图像显示装置(14)、上位机(15)的通讯端口相连接,同时,上位机(15)经过运动控制卡(10)对接所述运动控制装置(5)中的端子口(8),以及上位机(15)经多功能数据采集卡(16)对接所述测量控制装置(18);
还包括开关量输出接口板(9),所述测量控制装置(18)对接多功能数据采集卡(16)的同时,测量控制装置(18)经过开关量输出接口板(9)对接多功能数据采集卡(16)。
2.根据权利要求1所述一种整体叶盘电解加工在线测量加工装置,其特征在于:所述图像显示装置(14)为LCD显示器。
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