CN113028937B - 一种多复合角度孔的位置度检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多复合角度孔位置度检测技术领域，公开了一种多复合角度孔的位置度检测方法，包括以下步骤：步骤一：调整角度头主轴旋转角度；步骤二：将多复合角度孔的程序进行调整转换坐标系，将角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线重合；步骤三：在角度头主轴上夹持检测仪器，通过检测仪器找正孔的中心来检测位置度。本发明解决了无法用常规的在五坐标加工中心主轴上夹持百分表找正孔中心来检测孔位置度、五坐标加工中心等待时间长、零件加工周期长、零件加工成本高的的难题，检测周期由6～8小时降低至1～2小时，达到简捷、高效率、低成本检测多复合角度孔位置度的目的。

Description

一种多复合角度孔的位置度检测方法
技术领域
本发明涉及多复合角度孔位置度检测技术领域，特别涉及一种多复合角度孔的位置度检测方法。
背景技术
目前在航空发动机的环形薄壁零件内型上，如图1所示的零件，常常分布有法向角度、径向角度的多复合角度的孔特征。该类孔特征需要五坐标加工中心主轴配合角度头来完成该零件多复合角度孔特征的加工，加工完成后，由于该孔特征的轴线同时具有法向角度和径向角度，用常规的在五坐标加工中心主轴上夹持百分表，找正孔中心来检测孔位置度的方法无法实现其孔位置度检测。目前必须在零件加工完成后，将零件从机床拆卸并进行清洗后，送到三坐标测量设备上进行计量检测，三坐标计量设备检测零件必须先将零件放置在三坐标测量间内进行3～5小时的恒温放置处理，且常常需要排队等候检测，然后编制数控检测程序进行零件孔位置度检测，一般从零件加工完成到零件孔位置度检测完成需要6～8小时，严重影响零件生产进度，且五坐标加工中心等待时间过长，造成零件加工成本过高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多复合角度孔的位置度检测方法，解决了现有检测方法存在的时间过长及成本高的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种多复合角度孔的位置度检测方法，包括以下步骤：
步骤一：调整角度头主轴旋转角度；
步骤二：将多复合角度孔的程序进行调整转换坐标系，将角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线重合；
步骤三：在角度头主轴上夹持检测仪器，通过检测仪器找正孔的中心来检测位置度。
进一步，在步骤一之前，将加工主轴远离多复合角度孔，调整好安全距离后，将角度头上的刀具取下。
进一步，步骤一中，角度头主轴旋转角度通过多复合角度孔的法向角度计算得出。
进一步，角度头主轴旋转角度的计算公式为：α＝90°-β；
α为角度头主轴旋转角度，β为多复合角度孔的法向角度。
进一步，步骤二中，将多复合角度孔的程序进行调整转换坐标系的具体过程为：
在五坐标加工中心程序中进行坐标平移，将零件的加工坐标系平移至孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置；
通过孔口中心位置在XOY平面理论点的位置，得出该理论点的位置与XOY平面中原点O所成直线与X轴或Y轴的夹角A；
五坐标加工中心的转盘旋转角度A，使角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线平行；
移动角度头主轴，直至角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线重合。
进一步，孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置由以下过程得到：
绘制复合多角度孔口位置及孔中心线在XOY平面内的几何投影图形，通过几何投影图形中径向角度换算，计算得出孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置。
进一步，使用CAD绘图软件绘制几何投影图形。
进一步，步骤三中，通过检测仪器找正孔的中心来检测位置度具体为：
检测仪器的表杆沿自身旋转中心旋转一周测量一个截面圆，表杆的变化传递到检测仪器上，表针变化量即为孔的位置度的偏差量。
进一步，表杆的变化按比例1:1传递到检测仪器上。
进一步，检测仪器采用百分表或千分表。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开了一种多复合角度孔的位置度检测方法，根据复合角度孔的中心具有法向角度和径向角度的结构特点，充分利用五坐标加工中心坐标转换程序实现孔位置度的检测，孔位置度是以控制孔的中心轴线的实际位置变化量作为判断依据，检测孔位置度的准确性关键在于检测孔轴线时要保证构建孔轴线的采点位置在同一个截面，将采点构建的轴线与孔的中心轴线重合，确保检测结果可靠、误差较小。通过将零件放置在五坐标加工中心花盘上，在五坐标加工中心主轴上夹持角度头，按照零件角度孔的结构特性建立三维空间坐标系，通过在XOY平面投影的方式运行程序旋转角度头主轴的方向，通过程序转换将角度头主轴的中心轴线与零件多复合角度孔的中心轴线重合。本发明解决了无法用常规的在五坐标加工中心主轴上夹持百分表找正孔中心来检测孔位置度、五坐标加工中心等待时间长、零件加工周期长、零件加工成本高的的难题，检测周期由6～8小时降低至1～2小时，达到简捷、高效率、低成本检测多复合角度孔位置度的目的。
附图说明
图1为环形薄壁零件的结构示意图；
图2为图1的孔N的局部放大结构示意图；图2(a)为孔N的径向角度示意图，图2(b)为孔N的法向角度示意图；
图3为角度头主轴运动过程示意图；
图4为图3的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开了一种多复合角度孔的位置度检测方法，包括以下步骤：
步骤一：调整角度头主轴旋转角度；
步骤二：将多复合角度孔的程序进行调整转换坐标系，将角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线重合；
步骤三：在角度头主轴上夹持检测仪器，通过检测仪器找正孔的中心来检测位置度。
在步骤一之前，将加工主轴远离多复合角度孔，调整好安全距离后，将角度头上的刀具取下。
具体地，步骤一中，角度头主轴旋转角度通过多复合角度孔的法向角度计算得出，α为角度头主轴旋转角度，β为多复合角度孔的法向角度，α＝90°-β；
步骤二中，将多复合角度孔的程序进行调整转换坐标系的具体过程为：
通过绘图软件绘制复合多角度孔口位置及孔中心线在XOY平面内的几何投影图形，通过几何投影图形中径向角度换算，计算得出孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置(X1，Y1)；
在五坐标加工中心程序中进行坐标平移，将零件的加工坐标系(X0，Y0)平移至孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置(X1，Y1)；
通过孔口中心位置在XOY平面理论点的位置(X1，Y1)，得出该理论点的位置与XOY平面中原点O所成直线与X轴的夹角A；
如图3和4所示，字母P为角度头主轴方向，五坐标加工中心的转盘旋转角度A，使角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线平行，将多复合角度孔分解为单一平面S的孔；
移动角度头主轴，直至角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线重合。
具体地，步骤三中，通过检测仪器找正孔的中心来检测位置度具体为：
检测仪器的表杆沿自身旋转中心旋转一周测量一个截面圆，表杆的变化按比例1:1传递到检测仪器上，表针变化量即为孔的位置度的偏差量。
一般地，检测仪器采用百分表或千分表。
如图1所示，某机航空发动机燃烧室部件，材料为GH4169，毛坯状态为Ⅲ类锻件，零件最大直径Φ418.880-0.05，高度66.88±0.2，孔N的直径大小Φ4+0.12 0，如图2(a)和2(b)所示，孔的角度由径向角度49°42'与法向角度72°51'复合组成。
以该航空发动机燃烧室部件为例，其具体检测方法为：
1)现场零件在多复合角度孔加工完成后，将角度头上的刀具取下，将角度头调整安全位置；
2)通过多角度孔的法向角度得出五坐标加工中心的角度头主轴旋转角度为17°9'，将角度头主轴旋转角度17°9'；
3)用CAD绘图软件绘制复合多角度孔口位置及孔中心线在XOY平面内的投影几何图形，通过几何图形中径向角度换算，计算得出孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置(X129.646、Y152.873)；在五坐标加工中心设置程序平移，将工件坐标系(X0、Y0)平移至(X129.646、Y152.873)；
4)通过孔口中心位置在XOY平面理论点的位置，得出该理论点的位置与XOY平面中原点O所成直线与X轴的夹角为47°6'43”，五坐标加工中心花盘旋转角度47°6'43”；使角度头主轴的中心轴线与零件复合角度孔中心线在XOY平面内的投影图形平行；
5)移动角度头主轴，使角度头主轴的中心轴线与零件复合角度孔中心线在XOY平面内的投影图形重合；
6)在五坐标加工中心角度头上夹持百分表；
7)运行程序将五坐标加工中心角度头移动至孔深6mm处，旋转百分表进行采点，找正孔中心位检测孔的位置度；
8)五坐标加工中心的检测值与三坐标检测值基本吻合，位置度偏差不大于±0.05，满足零件检测要求。

Claims (8)

1.一种多复合角度孔的位置度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：调整角度头主轴旋转角度；
步骤二：将多复合角度孔的程序运行，转换坐标系，将角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线重合；
步骤三：在角度头主轴上夹持检测仪器，通过检测仪器找正孔的中心来检测位置度；
步骤二中，将多复合角度孔的程序运行，转换坐标系的具体过程为：
在五坐标加工中心程序中平移坐标，将零件的加工坐标系平移至孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置；
其中，孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置由以下过程得到：绘制复合多角度孔口位置及孔中心线在XOY平面内的几何投影图形，通过几何投影图形中径向角度换算，计算得出孔口中心位置在XOY平面中理论点的位置；
通过孔口中心位置在XOY平面理论点的位置，得出该理论点的位置与XOY平面中原点O所成直线与X轴或Y轴的夹角A；
五坐标加工中心的转盘旋转角度A，使角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线平行；
移动角度头主轴，直至角度头主轴的中心轴线与多复合角度孔的中心轴线重合。
2.根据权利要求1所述的一种多复合角度孔的位置度检测方法，其特征在于，在步骤一之前，将加工主轴远离多复合角度孔，调整好安全距离后，将角度头上的刀具取下。
3.根据权利要求1所述的一种多复合角度孔的位置度检测方法，其特征在于，步骤一中，角度头主轴旋转角度通过多复合角度孔的法向角度计算得出。
4.根据权利要求3所述的一种多复合角度孔的位置度检测方法，其特征在于，角度头主轴旋转角度的计算公式为：α=90°-β；
α为角度头主轴旋转角度，β为多复合角度孔的法向角度。
5.根据权利要求1所述的一种多复合角度孔的位置度检测方法，其特征在于，使用CAD绘图软件绘制几何投影图形。
6.根据权利要求1所述的一种多复合角度孔的位置度检测方法，其特征在于，步骤三中，通过检测仪器找正孔的中心来检测位置度具体为：
检测仪器的表杆沿自身旋转中心旋转一周测量一个截面圆，表杆的变化传递到检测仪器上，表针变化量即为孔的位置度的偏差量。
7.根据权利要求6所述的一种多复合角度孔的位置度检测方法，其特征在于，表杆的变化按比例1:1传递到检测仪器上。
8.根据权利要求1所述的一种多复合角度孔的位置度检测方法，其特征在于，检测仪器采用百分表或千分表。
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