CN113899329A - 一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法 - Google Patents
一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113899329A CN113899329A CN202111153346.1A CN202111153346A CN113899329A CN 113899329 A CN113899329 A CN 113899329A CN 202111153346 A CN202111153346 A CN 202111153346A CN 113899329 A CN113899329 A CN 113899329A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- compensation
- measuring
- coordinate system
- machining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 8
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 8
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明公开了一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，属于机械加工领域。包括：基于工件坐标系，对孔进行粗加工；对粗加工后基准坐标系和当前坐标系进行校正；调用测量程序对位置度标准件进行检测和判断得到测量误差值，将所得测量误差值赋值给机床参数；使用机内测头对孔圆心的实际位置进行测量，提取孔实际位置坐标并赋值给机床参数；同时得到孔位置偏差；综合测量误差值和孔位置偏差计算补偿量，基于所得补偿量，对孔进行半精镗加工并对加工后的孔位置度进行测量；当判断补偿有效后，对孔进行精加工，并测量孔的尺寸及位置。本发明所述方法解决了盘环类零件加工过程中的位置度加工偏差的问题。
Description
技术领域
本发明属于机械加工领域，涉及一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法。
背景技术
航空发动机盘环类零件多为转动部件，具有高温、高压、高速的特点。因此该类零件零件上一般设计有较多的具有连接、排气、冷却等作用的孔系，由于孔的尺寸和形位公差要求严格，且多为高温合金、钛合金等难加工材料，加工过程中极容易因坐标系偏移、零件变形及刀具装夹偏摆等问题造成加工误差，孔的位置度公差不易保证。目前，普遍靠机床精度及工人的加工经验进行加工保证，加工工艺存在受人为操作因素及环境因素影响多，操作过程繁琐等缺点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，解决了盘环类零件加工过程中的位置度加工偏差的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，包括以下步骤：步骤一、基于工件坐标系，对孔进行粗加工；步骤二、对粗加工后基准坐标系进行校正；步骤三、调用测量程序对位置度标准件进行检测和判断得到测量误差值，将所得测量误差值赋值给机床参数；步骤四、使用机内测头对孔圆心的实际位置进行测量，提取孔实际位置坐标并赋值给机床参数；同时得到孔位置偏差；步骤五、综合测量误差值和孔位置偏差计算补偿量，基于所得补偿量，对孔进行半精镗加工并对加工后的孔位置度进行测量；步骤六、当判断补偿有效后，对孔进行精加工，并测量孔的尺寸及位置。
优选地，步骤一中，基于工件坐标系通过以下操作获得：编制数控程序使用机内测头建立工件坐标系。
优选地，步骤二中的具体操作包括：编程采集数据对粗加工后基准坐标系进行校正，并通过机床参数调取和覆盖的方式对当前坐标系进行修正。
优选地，综合测量误差值和孔位置偏差计算补偿量，基于所得补偿量，对孔进行半精镗加工并对加工后的孔位置度进行测量，包括如下步骤：
建立补偿数学模型，根据所得补偿数学模型计算孔实际位置与理论位置的偏差值并分解为角向、X轴方向、Y轴方向的补偿量；根据计算得出的X轴方向、Y轴方向的补偿量，自动调整孔加工的实际位置对孔进行半精镗加工，并对加工后的孔位置度进行测量，确定补偿的有效性和准确性。
优选地，综合测量误差值和孔位置偏差计算补偿量，其公式包括：
其中，
式中，(X0，Y0)为孔的基准坐标系原点，(xi，yi)为孔在基准坐标系中的理论圆心位置，(xi′，yi′)为孔加工后在基准坐标系中的实际圆心位置，Δα为孔角向补偿的实际值，ΔX为孔X轴方向补偿的实际值，ΔY为孔Y轴方向补偿的实际值。
优选地，步骤一中，基于工件坐标系，对孔进行粗加工，其具体操作包括：首先使用机内测头分别建立两组孔的基准坐标系并写入不同的机床工作偏置中，然后调用对应的坐标系对两组孔进行粗钻和粗镗加工。
优选地，适用于用于薄壁变形盘环类零件的孔系。
优选地，适用的零件规格包括加工盘或环类零件轴向孔。
优选地，待加工零件的材料为高温合金或钛合金。
优选地，待加工零件的孔径范围为≥φ6mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，适用于加工盘、环类零件轴向孔时自动修正补偿位置度，可在带机内测头的加工中心中推广应用，降低孔加工过程中对操作工技能和机床精度的依赖；该方法的使用可以实现孔加工与测量的即时交互，缩短离线检测时间，对于小批量生产零件可以减少专用孔位置测具的派制，节约生产成本。因此，本发明所述方法可以用于盘环类零件的轴向孔位置度的自动修正，尤其对于薄壁变形件的位置度补偿有着积极的作用。对于大批量生产零件可以提高加工效率，具有很强的适应性及现场推广价值。
进一步地，所述轴向孔位置度的自动补偿加工方法可用于薄壁变形盘环类零件的孔系加工过程中，可根据基准圆的椭圆度自动修正孔的实际位置。
附图说明
图1为本发明所述轴向孔位置度的自动补偿加工方法的原理示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为解决盘环类零件加工过程中的位置度加工偏差的问题，本发明提出了一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，该方法用于加工中心钻镗轴向孔时使用机内测头对位置度偏差进行补偿的加工及补偿。所述方法的具体实施步骤为：
(1)编制数控程序使用机内测头建立工件坐标系；
(2)对孔进行粗加工；
(3)编程采集数据对粗加工后基准坐标系进行校正，并通过机床参数调取和覆盖的方式对当前坐标系进行修正；
(4)调用测量程序对位置度标准件进行检测和判断得到测量误差值，并将当前测量系统的测量误差值赋值给机床参数；
(5)编程使用机内测头对孔圆心的实际位置进行测量，提取孔实际位置坐标X、Y值并赋值给机床参数；同时得到孔位置偏差；
(6)综合测量误差和孔位置偏差，建立补偿数学模型，编制参数运算程序，计算孔实际位置与理论位置的偏差值并分解为角向、X轴方向、Y轴方向的补偿量；
(7)根据计算得出的补偿量，自动调整孔加工的实际位置对孔进行半精镗加工，并对加工后的孔位置度进行测量，确定补偿的有效性和准确性；
(8)对孔进行精加工，并测量孔的尺寸及位置。
在本发明的某一具体实施例中，所述轴向孔位置度的自动补偿加工方法适用于薄壁变形盘环类零件的孔系加工过程中，可根据基准圆的椭圆度自动修正孔的实际位置。
在本发明的某一具体实施例中，所述轴向孔位置度的自动补偿加工方法适用的零件规格包括加工盘或环类零件轴向孔。
在本发明的某一具体实施例中，所述轴向孔位置度的自动补偿加工方法的待加工零件的材料为高温合金或钛合金。
在本发明的某一具体实施例中，所述轴向孔位置度的自动补偿加工方法的待加工零件的孔径范围为≥φ6mm。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述：
参见图1，为本发明所述轴向孔位置度的自动补偿加工方法的原理示意图，其中:(X0，Y0)为孔的基准坐标系原点，(xi，yi)为孔在基准坐标系中的理论圆心位置，(xi′，yi′)为孔加工后在基准坐标系中的实际圆心位置，Δα为孔角向补偿的实际值，ΔX为孔X轴方向补偿的实际值，ΔY为孔Y轴方向补偿的实际值。因此，对应于上述步骤(6)和(7)中，其具体操作包括如下：
由此，实现根据所得补偿数学模型计算孔的实际位置与理论位置的偏差值并分解为角向补偿量Δα，X轴方向补偿的实际值为ΔX，Y轴方向补偿的实际值为ΔY。
接着根据计算得出的角向、X轴方向、Y轴方向的补偿量，自动赋值给机床系统参数并修正孔加工位置坐标实际值，并对孔进行半精加工，此时，α修正＝α理论×Δα，X修正＝X理论×ΔX，Y修正＝Y理论×ΔY，加工后对孔的位置度进行测量，确定补偿的有效性和确定性。
实施例
本实施例包括加工准备程序、加工程序、测量程序、计算补偿程序以及修正加工程序等部分组成。程序可实现系统参数的自动调取和覆盖，孔测量数据的自动采集与反馈。其特点在于可根据参数赋值及数学模型构建的方式自动完成孔加工位置的测量及修正过程，节约操作时间，降低加工风险，可用于不同规格、不同部位孔径的测量和补偿。
例如编制孔位置度自动补偿的数控加工程序对含有2组分布在不同节圆上的8-Φ8+0.05孔的零件进行加工。首先使用机内测头分别建立两组孔的基准坐标系并写入不同的机床工作偏置(预设表)中；调用对应的坐标系对两组孔进行粗钻和粗镗加工；待粗镗结束后，使用测头对孔加工基准坐标系进行校正和刷新，消除孔加工中变形及环境因素对加工精度的影响；其次，对位置度标准件进行测量，将测量结论与标准件实际值进行对比，确定当前测量系统的误差值；测量粗镗后的两组孔中心的实际位置，将测量得到的X、Y坐标值赋值给参数并与实际孔位置坐标进行数学运算，结合测量系统误差值建立孔位置补偿的数学模型，求得角向、X方向、Y方向的补偿值并进行判断，如判断补偿有效，数控程序会根据补偿值的大小自动对后续孔加工的位置坐标进行补偿修正，消除过程误差；最后，对孔进行精镗和精铰加工，并调用测头对加工后的孔径和位置度进行测量，保证孔最终加工的尺寸和位置度公差。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、基于工件坐标系，对孔进行粗加工；
步骤二、对粗加工后基准坐标系进行校正；
步骤三、调用测量程序对位置度标准件进行检测和判断得到测量误差值，将所得测量误差值赋值给机床参数；
步骤四、使用机内测头对孔圆心的实际位置进行测量，提取孔实际位置坐标并赋值给机床参数；同时得到孔位置偏差；
步骤五、综合测量误差值和孔位置偏差计算补偿量，基于所得补偿量，对孔进行半精镗加工并对加工后的孔位置度进行测量；
步骤六、当判断补偿有效后，对孔进行精加工，并测量孔的尺寸及位置。
2.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，步骤一中，基于工件坐标系通过以下操作获得：编制数控程序使用机内测头建立工件坐标系。
3.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，步骤二中的具体操作包括：编程采集数据对粗加工后基准坐标系进行校正，并通过机床参数调取和覆盖的方式对当前坐标系进行修正。
4.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，综合测量误差值和孔位置偏差计算补偿量，基于所得补偿量，对孔进行半精镗加工并对加工后的孔位置度进行测量，包括如下步骤：
建立补偿数学模型，根据所得补偿数学模型计算孔实际位置与理论位置的偏差值并分解为角向、X轴方向、Y轴方向的补偿量；
根据计算得出的X轴方向、Y轴方向的补偿量，自动调整孔加工的实际位置对孔进行半精镗加工，并对加工后的孔位置度进行测量，确定补偿的有效性和准确性。
5.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，综合测量误差值和孔位置偏差计算补偿量，其公式包括：
其中，
式中，(X0，Y0)为孔的基准坐标系原点，(xi，yi)为孔在基准坐标系中的理论圆心位置，(xi′，yi′)为孔加工后在基准坐标系中的实际圆心位置，Δα为孔角向补偿的实际值，ΔX为孔X轴方向补偿的实际值，ΔY为孔Y轴方向补偿的实际值。
6.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，步骤一中，基于工件坐标系，对孔进行粗加工，其具体操作包括：首先使用机内测头分别建立两组孔的基准坐标系并写入不同的机床工作偏置中，然后调用对应的坐标系对两组孔进行粗钻和粗镗加工。
7.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，适用于用于薄壁变形盘环类零件的孔系。
8.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，适用的零件规格包括加工盘或环类零件轴向孔。
9.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，待加工零件的材料为高温合金或钛合金。
10.根据权利要求1所述的一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法，其特征在于，待加工零件的孔径范围为≥φ6mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111153346.1A CN113899329A (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111153346.1A CN113899329A (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113899329A true CN113899329A (zh) | 2022-01-07 |
Family
ID=79189363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111153346.1A Pending CN113899329A (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113899329A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114654304A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-06-24 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种基于补偿法保证精密孔位置度的加工方法 |
| CN114654303A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-06-24 | 中国航发航空科技股份有限公司 | 一种机床定位精度偏差的校正方法 |
| CN117055467A (zh) * | 2023-09-13 | 2023-11-14 | 安徽久泰电气有限公司 | 一种五轴加工机器人自动化控制系统及控制方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101520296A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-09-02 | 保定惠阳航空螺旋桨制造厂 | 一种圆周均布孔位置度误差的三坐标测量方法 |
| CN102814512A (zh) * | 2012-08-24 | 2012-12-12 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种针对发动机压气机盘类零件辐板型面的在线测量方法 |
| CN104460517A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-03-25 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法 |
| CN107765638A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-03-06 | 广东鸿图南通压铸有限公司 | 一种铝合金组合式孔位补偿加工方法 |
| CN113009881A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-22 | 北京动力机械研究所 | 一种数控加工中坐标系自动设置与在线测量方法 |
| US20210237218A1 (en) * | 2020-01-30 | 2021-08-05 | Industrial Technology Research Institute | Machine tool adjustment method and system thereof |
-
2021
- 2021-09-29 CN CN202111153346.1A patent/CN113899329A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101520296A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-09-02 | 保定惠阳航空螺旋桨制造厂 | 一种圆周均布孔位置度误差的三坐标测量方法 |
| CN102814512A (zh) * | 2012-08-24 | 2012-12-12 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种针对发动机压气机盘类零件辐板型面的在线测量方法 |
| CN104460517A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-03-25 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种提高使用弯头加工空间孔位置精度的方法 |
| CN107765638A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-03-06 | 广东鸿图南通压铸有限公司 | 一种铝合金组合式孔位补偿加工方法 |
| US20210237218A1 (en) * | 2020-01-30 | 2021-08-05 | Industrial Technology Research Institute | Machine tool adjustment method and system thereof |
| CN113009881A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-22 | 北京动力机械研究所 | 一种数控加工中坐标系自动设置与在线测量方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 韩健 等: "基于在线测量的盘轴类零件镗铣加工编程技术研究", 航空动力, no. 3, pages 31 - 33 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114654304A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-06-24 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种基于补偿法保证精密孔位置度的加工方法 |
| CN114654303A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-06-24 | 中国航发航空科技股份有限公司 | 一种机床定位精度偏差的校正方法 |
| CN114654303B (zh) * | 2022-05-05 | 2023-02-21 | 中国航发航空科技股份有限公司 | 一种机床定位精度偏差的校正方法 |
| CN117055467A (zh) * | 2023-09-13 | 2023-11-14 | 安徽久泰电气有限公司 | 一种五轴加工机器人自动化控制系统及控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113899329A (zh) | 一种轴向孔位置度的自动补偿加工方法 | |
| CN102927952B (zh) | 一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法 | |
| CN111037328B (zh) | 一种壳体零件在卧式加工中心的定位方法及加工方法 | |
| CN103921170B (zh) | 主轴摆动五轴加工中心的回转工作台中心定位方法 | |
| JP2006517151A (ja) | 常用ブレードを製造する方法と装置 | |
| CN109648368A (zh) | 一种消除数控加工工作台回转误差的工件坐标系设置方法 | |
| CN107243715A (zh) | 一类精铸件毛坯的缺陷修正方法 | |
| KR100704050B1 (ko) | 공구의 위치 설정오차 보정방법 | |
| CN112757046A (zh) | 薄壁首饰自由曲面的五轴机床在线测量与补偿加工方法 | |
| KR101960171B1 (ko) | 5축 가공장치의 피봇 교정 방법 | |
| CN112318180A (zh) | 一种带闭角的零件加工用的找正工具和加工方法 | |
| CN111077849B (zh) | 一种五轴数控机床整体叶轮自适应加工方法 | |
| CN109733088B (zh) | 一种过程控制的数控加工工艺卡片设计方法 | |
| CN110928234A (zh) | 一种万向角度铣头的使用方法 | |
| CN113953891A (zh) | 一种快速校准回转工作台中心的工艺方法 | |
| Shchurov et al. | Metric buttress thread milling and turning on CNC machines | |
| CN112276571B (zh) | 一种斜孔加工方法 | |
| CN109513947B (zh) | 一种具有锥面密封结构的大型法兰的加工工艺 | |
| CN115127425A (zh) | 一种轴孔类零件三点找正修圆方法 | |
| CN113695984B (zh) | 一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法 | |
| CN110732853B (zh) | 螺旋桨机器人铣削加工工艺方法 | |
| CN204657971U (zh) | 一种连接帽装夹 | |
| CN111090259A (zh) | 用于检验和校正数控系统中工件旋转轴坐标偏差的方法 | |
| CN114654304A (zh) | 一种基于补偿法保证精密孔位置度的加工方法 | |
| CN110465831A (zh) | 一种水轮机叶片的加工在线测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |