CN112548599B - 一种大直径多孔工件精准加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了精准机加工领域内的一种大直径多孔工件精准加工方法，通过采用具备四个销孔的工装，配合三坐标进行准确计量定位，在加工前将工装找正和工作台重合，通过测量主轴最近的销孔位置来换算产品分度圆，固定主轴，通过旋转工作台来加工产品，工装其余两个销孔为校核工装尺寸是否和三坐标一致。本发明可解决现有技术中对特殊互换性大直径薄壁易变形多孔零件的加工定位困难、加工困难、加工精度难以保证的问题。
Description
技术领域
本发明涉及精准机加工领域，具体涉及一种大直径多孔工件精准加工方法。
背景技术
风力发电是一种清洁新能源，通过在山顶等自然风资源充足的地方竖立巨大的风力发电机组，将风力转化为电能。风力发电机组包括巨型桨叶和若干传动零部件，为了保证风力发电机组在野外能够长时间维持正常运行以及便于维护保养，对其零部件要求较高的加工精度，并具备互换性。其零部件中包含一种大直径的圆盘状零件，直径达到两米左右，其上环形分布有若干用于定位装配的销孔，整体结构为厚度较薄的薄壁易变形结构，为了满足其使用需求，对其加工精度要求较高，特别是该零件上的众多销孔，要满足互换需求必须要达到很高的定位精度。但是现有的加工技术难以满足该零件的加工要求，主要在于销孔数量众多，又是薄壁易变形结构，加工时对销孔的定位精度和加工精度难以控制，其次直径太大，半径超过大部分现有加工中心工作台中心到主轴的距离，现有的加工中心主轴伸出长度受限，伸出过长存在挠度大，加工精度反而降低的问题。综上，现有技术难以完成对该类互换性大直径薄壁易变形多孔零件的高质量精准加工。
发明内容
本发明意在提供一种大直径多孔工件精准加工方法，以解决现有技术难以完成对该类互换性大直径薄壁易变形多孔零件的高质量精准加工的问题。
为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：一种大直径多孔工件精准加工方法，包括以下步骤：
A、设计加工大直径多孔位工件加工用工装，其上设有圆心间距等于待加工工件上销孔分度圆半径的销孔一和销孔四；
B、将大直径多孔位工件加工用工装定位固定在加工中心的旋转工作台上，调整使销孔一与旋转工作台同心，同心度小于等于0.005mm；
C、校对大直径多孔位工件加工用工装变形情况，校对加工中心主轴定位精度；
D、调整加工中心主轴位置，使销孔四的中心位于主轴轴线上；
E、装夹工件，使工件与工作台同心度小于等于0.01mm；
F、旋转工作台，沿工作台回转中心上下移动主轴，完成销孔加工。
本方案的原理及优点是：通过设计工装，采用多个孔位的设计，完成工装与工作台的重合，再通过三坐标与机床对工装定位及工装上的辅助销孔坐标进行校核，通过辅助销孔换算工件上待加工销孔的分度圆，并确定主轴定位精度，再通过销孔四进行主轴定位。再将工件与工作台同心装夹，通过限定同心度再配合工装上销孔一、销孔四的坐标距离，确定工件的中心坐标，这样工件定位准确，主轴准确定位在待加工销孔的分度圆上，再通过工作台旋转工件，仅驱动主轴竖向移动即可完成工件上销孔的精准定位和精确加工。并且这样的加工方法对于大直径盘类工件，在没有大型三爪卡盘装夹定心的情况下，通过工装辅助能够有效完成工件的定心定位，再配合使用多点装夹有效实现大直径薄壁盘类工件的稳定装夹，保证工件与工作台高度同心。再通过旋转工件、限制主轴的方式可在加工中心上完成大直径盘类工件的高质量、高精度加工，有效避免主轴伸出太长挠度大导致的加工精度不足。加工得到的工件无变形，孔位加工精度高，孔位误差低于0.05mm，能够有效实现互换，满足风电配套产品的使用需求。
进一步，步骤A中在销孔一与销孔四之间还设有销孔二和销孔三，销孔二和销孔三的圆心位于销孔一和销孔四圆心的连线上。作为优选这样通过销孔二和销孔三的设置，便于通过多个销孔的定位及相互之间的距离进行工装的变形检测，确保工装上销孔一与销孔四之间的距离稳定可靠，能够准确反映待加工销孔的分度圆尺寸和定位，有利于保证待加工销孔的精度。
进一步，步骤B中先用压板将大直径多孔位工件加工用工装压在工作台上，在主轴前端固定千分表，将主轴伸出使千分表的表针与销孔一内壁接触，再旋转工作台，重复调整大直径多孔位工件加工用工装位置使得千分表跳动小于等于0.005mm后固定大直径多孔位工件加工用工装。作为优选这样通过将千分表与主轴结合形成主轴与工装的定位关系，通过工作台的旋转和千分表的读数确定工装的位置，调整确保工装与工作台高度同心，进而保证销孔四坐标稳定，有利于保证后续对待加工销孔分度圆及工件中心的精准确定。
进一步，步骤C中对大直径多孔位工件加工用工装的校对方法包括用机床探头依次检测销孔一、销孔二、销孔三和销孔四的直径，再用三坐标仪检测销孔一、销孔二、销孔三和销孔四的直径，将两次检测结果对比，确认大直径多孔位工件加工用工装的变形情况。作为优选这样通过机床探头和三坐标分别进行销孔的直径校对，能够真实反映工装长度方向上的变形情况，确保工装能够准确定位待加工销孔位置，并且能够通过与三坐标的比对反映机床的坐标精度，进而保证对各孔位、尺寸的精确换算，保证工件的高精度加工。
进一步，用机床探头依次检测销孔一、销孔二、销孔三和销孔四的直径方法包括：测量每个孔均布四点的坐标，换算得到孔的直径，换算过程通过机床数控软件模块自动计算。作为优选这样能够便捷快速的完成四个销孔的直径检测，通过四点坐标可准确反映销孔坐标及尺寸，再结合到三坐标计量值即可准确的反应工装是否出现变形。
进一步，步骤C中校对加工中心主轴定位精度的方法包括分别用机床探头和三坐标仪进行以下操作：对销孔一分别与销孔二、销孔三和销孔四之间的距离进行测量，对两次测量结果进行比对，确定主轴定位精度。作为优选这样通过对各个销孔之间的距离分别用机床探头和三坐标进行检测比对后，准确反映销孔的坐标，通过销孔的坐标及间距进而准确反映主轴的定位精度，确保主轴定位准确，保证对销孔的加工精度更高。
进一步，步骤E中将工件装夹在大直径多孔位工件加工用工装的上方，旋转工作台，用千分表的表针接触工件外圆和端面的找正带，重复调整工件使得千分表跳动小于等于0.01mm后固定工件。作为优选这样利用工作台带动工件旋转通过千分表对工件外圆和找正带进行检测能够准确反映工件的装夹定位，进而保证工件能够高精度定位装夹，再结合到主轴的准确定位能够实现对工件的高精度加工。
进一步，步骤A中将大直径多孔位工件加工用工装加工为长条状，且加工有销孔四的一端为梯形。作为优选这样工装外形简洁且易于区分使用过程中对应产品销孔的位置，使得通过工装对工件的定位加工更加准确，加工精度更高。
进一步，步骤A中将销孔一、销孔二、销孔三、销孔四的直径加工为依次减小。作为优选这样采用递减的孔位直径，使得通过各个销孔对工装、主轴和工件的定位、检测更加准确，通过不同的直径有利于提高检测精度，进而有效保证对工件和主轴的定位精度，保证对工件上销孔的加工精度。
附图说明
图1为本发明实施例1中大直径多孔位工件加工用工装的俯视图；
图2为本发明实施例2中大直径多孔位工件加工用工装定位在工作台上的俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：工装1、销孔一2、销孔二3、销孔三4、销孔四5、工作台8。
实施例1，如图1所示，本实施例中提供一种大直径多孔位工件加工用工装，包括长条状的本体1，本体1上沿中线依次加工有销孔一2、销孔二3、销孔三4和销孔四5，且本体1加工有销孔四5的一端为梯形。销孔一2至销孔四5的直径依次减小。
实施例2，一种大直径多孔工件精准加工方法，包括以下步骤：
A、设计加工大直径多孔位工件加工用工装，后续简称工装，其上设有圆心间距等于待加工工件上销孔分度圆半径的销孔一2和销孔四5，在销孔一2与销孔四5之间还设有销孔二3和销孔三4，销孔二3和销孔三4的圆心位于销孔一2和销孔四5圆心的连线上；
B、先用压板将工装定位固定在加工中心的旋转工作台8上，如图2所示，调整使销孔一2与旋转工作台8同心，具体的在主轴前端固定千分表，将主轴伸出使千分表的表针与销孔一2内壁接触，再旋转工作台8，重复调整工装位置使得千分表跳动小于等于0.005mm后固定工装，使得工装上销孔一2与工作台8旋转中心同心度小于等于0.005mm；
C、校对大直径多孔位工件加工用工装变形情况，用机床探头依次检测销孔一2、销孔二3、销孔三4和销孔四5的直径，测量每个孔均布四点的坐标，换算得到孔的直径，换算过程通过机床数控软件模块自动计算，再用三坐标仪检测销孔一2、销孔二3、销孔三4和销孔四5的直径，将两次检测结果对比，确认大直径多孔位工件加工用工装的变形情况；
校对加工中心主轴定位精度，分别用机床探头和三坐标仪进行以下操作：对销孔一2分别与销孔二3、销孔三4和销孔四5之间的距离进行测量，对两次测量结果进行比对，确定主轴定位精度；
D、调整加工中心主轴位置，使销孔四5的中心位于主轴轴线上；
E、装夹工件，使工件与工作台8同心度小于等于0.01mm，将工件装夹在大直径多孔位工件加工用工装的上方，旋转工作台8，用千分表的表针接触工件外圆和端面的找正带，重复调整工件使得千分表跳动小于等于0.01mm后固定工件；
F、旋转工作台8，沿工作台8回转中心上下移动主轴，完成销孔加工。
通过设计工装，采用多个孔位的设计，完成工装与工作台8的重合，再通过三坐标与机床对工装定位及工装上的辅助销孔坐标进行校核，通过辅助销孔换算工件上待加工销孔的分度圆，并确定主轴定位精度，再通过销孔四5进行主轴定位。再将工件与工作台8同心装夹，通过限定同心度再配合工装上销孔一2、销孔四5的坐标距离，确定工件的中心坐标，这样工件定位准确，主轴准确定位在待加工销孔的分度圆上，再通过工作台8旋转工件，仅驱动主轴竖向移动即可完成工件上销孔的精准定位和精确加工。并且这样的加工方法对于大直径盘类工件，在没有大型三爪卡盘装夹定心的情况下，通过工装辅助能够有效完成工件的定心定位，再配合使用多点装夹有效实现大直径薄壁盘类工件的稳定装夹，保证工件与工作台8高度同心。再通过旋转工件、限制主轴的方式可在加工中心上完成大直径盘类工件的高质量、高精度加工，有效避免主轴伸出太长挠度大导致的加工精度不足。加工得到的工件无变形，孔位加工精度高，孔位误差低于0.05mm，能够有效实现互换，满足风电配套产品的使用需求。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (6)
1.一种大直径多孔工件精准加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、设计加工大直径多孔位工件加工用工装，其上设有圆心间距等于待加工工件上销孔分度圆半径的销孔一和销孔四；在销孔一与销孔四之间还设有销孔二和销孔三，销孔二和销孔三的圆心位于销孔一和销孔四圆心的连线上；
B、将大直径多孔位工件加工用工装定位固定在加工中心的旋转工作台上，调整使销孔一与旋转工作台同心，同心度小于等于0.005mm；
C、校对大直径多孔位工件加工用工装变形情况，包括用机床探头依次检测销孔一、销孔二、销孔三和销孔四的直径，再用三坐标仪检测销孔一、销孔二、销孔三和销孔四的直径，用机床探头依次检测销孔一、销孔二、销孔三和销孔四的直径方法包括：测量每个孔均布四点的坐标，换算得到孔的直径，换算过程通过机床数控软件模块自动计算；将两次检测结果对比，确认大直径多孔位工件加工用工装的变形情况；校对加工中心主轴定位精度；
D、调整加工中心主轴位置，使销孔四的中心位于主轴轴线上；
E、装夹工件，使工件与工作台同心度小于等于0.01mm；
F、旋转工作台，沿工作台回转中心上下移动主轴，完成销孔加工。
2.根据权利要求1所述的一种大直径多孔工件精准加工方法，其特征在于：所述步骤B中先用压板将大直径多孔位工件加工用工装压在工作台上，在主轴前端固定千分表，将主轴伸出使千分表的表针与销孔一内壁接触，再旋转工作台，重复调整大直径多孔位工件加工用工装位置使得千分表跳动小于等于0.005mm后固定大直径多孔位工件加工用工装。
3.根据权利要求1所述的一种大直径多孔工件精准加工方法，其特征在于：所述步骤C中校对加工中心主轴定位精度的方法包括分别用机床探头和三坐标仪进行以下操作：对销孔一分别与销孔二、销孔三和销孔四之间的距离进行测量，对两次测量结果进行比对，确定主轴定位精度。
4.根据权利要求1所述的一种大直径多孔工件精准加工方法，其特征在于：所述步骤E中将工件装夹在大直径多孔位工件加工用工装的上方，旋转工作台，用千分表的表针接触工件外圆和端面的找正带，重复调整工件使得千分表跳动小于等于0.01mm后固定工件。
5.根据权利要求1所述的一种大直径多孔工件精准加工方法，其特征在于：所述步骤A中将大直径多孔位工件加工用工装加工为长条状，且加工有销孔四的一端为梯形。
6.根据权利要求1所述的一种大直径多孔工件精准加工方法，其特征在于：所述步骤A中将销孔一、销孔二、销孔三、销孔四的直径加工为依次减小。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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