CN114234768A - 一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法 - Google Patents

一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法 Download PDF

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杜明亮
张君
赵齐
来红静
潘玉良
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/08—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters

Abstract

本发明提供一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法，包括外径千分尺、加强磁力表座、杠杆百分表、普通数控卧式车、磨床。通过通用量具与机床光栅尺精度的结合，有效地对带角度压气机转子叶尖进行了测量，解决了普通数控卧式车、磨床在压气机转子加工后叶尖外径的测量难问题。所形成一套测量方法，有效避免了利用专用测量测具不能很好地定位并保证叶尖尺寸测量精度的问题，所测量结果可靠。本发明方法原理简单，测量高效。同时也极大地省去了了采购专业高速叶尖磨机床的成本。

Description

一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法
技术领域
本发明涉及及的是一种测量方法，具体地说是压气机转子叶尖外径尺寸的测量方法，属于机械加工制造领域。
背景技术
在燃气轮机制造中，压气机转子在压气机内属于极其重要的部件，空气经过进气装置进入低压压气机，在此处进行空气压缩。随后空气进入高压压气机，在此处空气被压缩到要求的参数。从高压压气机出来的压缩空气进入燃烧室中的火焰筒，与燃气混合并燃烧。
近年来，燃气轮机制造技术高速发展，在燃气发生器中为保证压气机内合适的空气压缩比，压气机转子叶尖与压气机机匣内壁的间隙保证尤为重要，这就需要较高精度机械加工来达到目的。然而企业由于受机床、成本等其他条件限制，有些加工叶尖尺寸的任务落到了中、大型卧式车、磨床的身上，而且由于不少叶尖尺寸是有角度要求的，这种带角度的叶片在测量时需要先从转子上的固定基准面确定一个轴向尺寸，在固定的一个轴向尺寸点上测量该点的外径尺寸。目前通过与专业做测具的厂家讨论多项测量方案后，并没有有效的专用量具能保证斜面上点的外径尺寸精度。因此。需要一种可靠、有效、精度较高的测量方法来保证测量加工后的叶尖尺寸。
发明内容
本发明的目的在于利用现有的有限条件，提供一种利用机床自身精度来达到测量叶尖外径的目的，同时保证图纸要求尺寸及精度。
本发明的目的是这样实现的：不使用专用测具而利用现有通用量具、普通数控卧式机床来完成压气机转子叶尖尺寸的测量，步骤如下：
步骤一：在刀架上安装一个可固定的加强磁力表座，安装杠杆百分表，以转子一侧的基准外圆尺寸为X轴基准外径，以转子的图纸要求端面为Z轴基准0位；
步骤二：操作机床工作台X、Z轴，利用坐标与杠杆表盘读数确定压气机转子叶尖轴向(测量带角度叶片时的轴向定位点)与径向(测量带角度叶片时的轴向定位点处外径)尺寸；
步骤三：通过机床面板X轴实时显示而直接读取压气机转子叶尖的外径数值；
步骤四：根据判断叶尖角度方向，加或减去叶尖与表针圆球接触位置导致的误差数值得到最终外径尺寸。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述磁力表座的表杆为加粗表杆，减小了测量时操作机床的震动对表的影响。
2.所述磁力表座采用两个加长磁力座进行吸附固定，增加了测量时百分表的稳定性。
3.所述的机床读数是利用其本身的光栅尺精度，保证了最终的读数精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用现有有限通用资源，通过外径千分尺、加强磁力表座、杠杆百分表与机床的配合可以有效地对带角度叶尖外径进行测量。主要利用机床本身的光栅尺精度及减小多方面原因可能造成的误差来实现，并最大限度地来保证测量精度在0.02-0.06m范围内，同时也极大地节省了采购专业高速叶尖磨机床的成本。
具体实施方式
下面对本发明的原理、具体实施和工作过程进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部事实例。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，都属于本发明保护的范围。
本发明的具体方法如下：利用在刀架上安装一个可固定的加强磁力表座，安装杠杆百分表，以转子上的一侧基准外圆尺寸为X轴基准外径，以转子图纸要求端面为Z轴基准0位，操作机床工作台X、Z轴利用坐标与杠杆表盘读数确定轴向与径向尺寸，通过机床面板X轴实时显示而直接读取外径数值，根据判断叶尖角度方向，加或减去叶尖与表针圆球接触位置导致的误差数值并通过简易计算达到最终外径尺寸。此方法是利用机床本身设计精度来保证最终测量精度，较为可靠、有效、并可以很好地保证测量尺寸在图纸要求公差范围内。
所述的磁力表座采购的表杆为加粗表杆，极大地减小了测量时操作机床的震动对表的影响。
所述的磁力表座采用两个加长磁力座进行吸附固定，增加了测量时百分表的稳定性。
所述的机床读数是利用其本身的光栅尺精度，保证了最终的读数精度。
下面结合具体数值给出本发明的实施例：
实际车削工件外圆，通过百分表拉表确定外径最高点位置，将其标记(可在机床上安装固定挡块固定中心轴线高度)在床身上便于今后确定测量工件的中心轴线位置。将要磨削压气机转子装夹在机床上，找正两端图纸所示轴承位基准跳动0.02mm以内，用外径千分尺测量床尾一侧转子基准外径尺寸并记录数值，以此作为基准外径。磨削转子叶尖后，将磁力表座固定吸附在刀架上，安装杠杆百分表，调整杠杆百分表表针使其角度与水平轴线呈60°-70°左右夹角(表针指向床头侧)，调整磁力表座使其与工件中心轴线高度相同。操作机床使表针左侧与转子图纸要求的轴向基准面接触，此时表盘读数为0.01-0.02mm为宜，设定机床Z轴实时坐标为0。操作机床使表针与基准外圆接触，此时表盘读数使其为0.1mm，设定机床X轴实时坐标为之前外径千分尺实际测量基准值。操作机床移动Z轴至图纸要求该级叶片对应的轴向尺寸N+1mm(表针圆球直径为Φ2，实际测量时接触点为圆球中心位置处，故轴向移动距离应加1mm)。操作机床X轴使表针与叶尖接触，此时表盘上的读数应为0.1mm(与之前基准外径读数一致)，机床面板上显示的X轴数值X(叶尖直径)为叶尖的实际尺寸(为保证测量精度可取多片叶片测量取平均值)。
由于一般叶尖呈带角度的直线，为了尽可能地缩小测量误差，还需要将表针圆球与叶尖位置的接触点误差考虑进去。我们要测量的位置应在表针圆球的中心轴线位置，但表针圆球与叶尖的斜面接触时，实际测量的位置应在中心轴线旁边处，通过简单的三角函数计算可以得出B(直径偏差值)＝2×tanα(叶尖角度)×sinα，由此叶尖外径尺寸最终数值应为X±B(向床头方向移动叶片直径变小时为X±B，向床头方向移动叶片直径变大时为X±B)。
本测量方法在测量叶尖直径时极大地增加了测量的一致性，避免了利用测量工装测量斜面尺寸时无法保证两侧测量点位置导致影响测量精度的问题，避免了因叶片数量为单数不对称时导致测量工装无法测量的问题，避免了用测量工装时需要两人配合导致的操作人员浪费问题。
综上，本发明公开了带角度的压气机转子叶尖外径尺寸测量的方法，包括外径千分尺、加强磁力表座、杠杆百分表、普通数控卧式车、磨床。通过通用量具与机床光栅尺精度的结合，有效地对带角度压气机转子叶尖进行了测量，解决了普通数控卧式车、磨床在压气机转子加工后叶尖外径的测量难问题。所形成一套测量方法，有效避免了利用专用测量测具不能很好地定位并保证叶尖尺寸测量精度的问题，所测量结果可靠。本发明方法原理简单，测量高效。同时也极大地省去了了采购专业高速叶尖磨机床的成本。

Claims (5)

1.一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法，其特征在于：不使用专用测具而利用现有通用量具、普通数控卧式机床来完成压气机转子叶尖尺寸的测量，步骤如下：
步骤一：在刀架上安装一个可固定的加强磁力表座，安装杠杆百分表，以转子一侧的基准外圆尺寸为X轴基准外径，以转子的图纸要求端面为Z轴基准0位；
步骤二：操作机床工作台X、Z轴，利用坐标与杠杆表盘读数确定压气机转子叶尖轴向与径向尺寸；
步骤三：通过机床面板X轴实时显示而直接读取压气机转子叶尖的外径数值；
步骤四：根据判断叶尖角度方向，加或减去叶尖与表针圆球接触位置导致的误差数值得到最终外径尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法，其特征在于：所述磁力表座的表杆为加粗表杆，减小了测量时操作机床的震动对表的影响。
3.根据权利要求1所述的一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法，其特征在于：所述磁力表座采用两个加长磁力座进行吸附固定，增加了测量时百分表的稳定性。
4.根据权利要求1所述的一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法，其特征在于：所述的机床读数是利用其本身的光栅尺精度，保证了最终的读数精度。
5.根据权利要求1所述的一种压气机转子叶尖尺寸的测量方法，其特征在于：利用坐标与杠杆表盘读数确定压气机转子叶尖轴向与径向尺寸是指：测量带角度叶尖时的轴向定位点与测量带角度叶尖时的轴向定位点处外径的尺寸。
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Title
田正芳;胡细东;向波;: "数控机床的精准定位和数字化功能在工件测量中的应用", 机械制造, no. 02 *

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