CN116160291A - 一种基于在机测量的叶片型面加工刀长补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机加领域，具体涉及一种基于在机测量的叶片型面加工刀长补偿方法。技术方案如下：一种基于在机测量的叶片型面加工刀长补偿方法，包括如下步骤：1）选定平面以测量温差引起的机床主轴长度变化量；2）选定测量厚度的截面；3）在机测量计算叶片厚度值；4）叶片型面的轮廓度最小值与在机测量的叶片的厚度值关系计算；5）刀具磨损引起的叶片型面的轮廓度变化量计算；6）刀补值计算及写入刀具表。本发明能够量化机床主轴因温度变化而产生的长度变化值，以修正测量数据及进行刀补，用于消除温度变化对叶片轮廓度的影响；通过测量叶片厚度来计算出轮廓度最小值而得出刀补，能够提高测量效率。
Description
技术领域
本发明属于机加领域，具体涉及一种基于在机测量的叶片型面加工刀长补偿方法。
背景技术
模锻叶片型面一般采用四轴或五轴加工中心铣削加工的方式进行加工。批量加工过程中，机床加工状态受温度变化引起的主轴长度变化以及刀具磨损的影响，会造成叶片型面轮廓度超差。需要根据实时加工状态对机床数控系统刀具表中的刀长值进行修改，以补偿刀具磨损、温度变化引起的主轴长度变化对叶片型面轮廓度的影响，使加工的叶片轮廓度符合公差要求。目前对叶片型面批量加工过程中，刀具表的刀长值进行补偿的方式为：通过实时加工的上一件叶片的三坐标测量机的测量报告判断轮廓度大小，再根据现场温度，结合人工经验对刀长值进行修改。这种方法存在下列缺陷：三坐标测量机的测量时间长，资源紧缺，等待三坐标测量机的测量结果再对轮廓度大小进行判断易导致加工效率降低；对加工人员经验要求高，需要长时间累积加工经验，不易快速上手；温度变化引起的主轴长度变化量依靠人工经验难以准确预估，在温度波动较大时易造成叶片轮廓度超差。
发明内容
本发明提供一种基于在机测量的叶片型面加工刀长补偿方法，能够量化机床主轴因温度变化而产生的长度变化值，以修正测量数据及进行刀补，用于消除温度变化对叶片轮廓度的影响；通过测量叶片厚度来计算出轮廓度最小值而得出刀补，能够提高测量效率。
本发明的技术方案如下：
一种基于在机测量的叶片型面加工刀长补偿方法，包括如下步骤：
1）选定平面以测量温差引起的机床主轴长度变化量；选择机床尾座处于水平状态的上端面做为被测量的平面，每次测量叶片型面之前，利用安装在机床主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值；
2）选定测量厚度的截面；叶片型面加工时，使用N把不同刀具分段加工，形成N段加工区域，在每段加工区域内选定一处截面；利用安装在机床主轴上的测头，测量每处截面的叶盆表面测点的Y值及叶背表面测点的Y值，叶盆表面测点、叶背表面测点的X=0；
3）在机测量计算叶片厚度值；
针对第一件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在机床主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第一次平面测量高度值；测量第一件叶片每处截面的叶盆表面测点、叶背表面测点的Y值，每处截面的叶盆表面测点的Y值与叶背表面测点的Y值相减得到其厚度值；
针对第二件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在机床主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第二次平面测量高度值；测量第二件叶片每处截面的叶盆表面测点、叶背表面测点的Y值，每处截面的厚度值=叶盆表面测点Y值-叶背表面测点Y值+2×机床主轴长度变化量，其中，机床主轴长度变化量=第一次平面测量高度值-第二次平面测量高度值；
针对第M件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在机床主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第M次平面测量高度值；测量第M件叶片每处截面的叶盆表面测点、叶背表面测点的Y值，每处截面的厚度值=叶盆表面测点Y值+叶背表面测点Y值+2×机床主轴长度变化量，其中，机床主轴长度变化量=第一次平面测量高度值-第M次平面测量高度值；
4）叶片型面的轮廓度最小值与在机测量的叶片的厚度值关系计算；通过在机测量的叶片厚度值数据与三坐标测量机测量的叶片型面轮廓度最小值数据对比并进行建模分析，得出叶片型面的轮廓度最小值与叶片的厚度值符合线性函数关系，其计算公式如下：
轮廓度最小值=A×厚度值-B
式中：A=0.38，B=0.017；
5）刀具磨损引起的叶片型面的轮廓度变化量计算；刀具磨损引起的轮廓度变化量与刀具加工时长相关，且能够与刀具已加工零件数建立线性关系，其计算公式为：
刀具磨损引起的轮廓度变化量=C×加工零件数
式中：C为刀具磨损系数，球头铣刀的C为0.005，牛鼻铣刀的C为0.0025；
6）刀补值计算及写入刀具表；每处截面的刀补值=公差带中值-在机测量的叶片的厚度值计算出的叶片型面的轮廓度最小值-机床主轴长度变化量-刀具磨损引起的叶片型面的轮廓度变化量；其中，公差带中值为最大公差与最小公差之和的一半；并通过程序将刀补值写入机床数控系统的刀具表中。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过对机床任一稳定平面高度的测量，实现了对加工过程以及测量过程中因温差引起的机床主轴长度变化量的补偿。温度变化引起的主轴长度变化量直接来自准确的测量值，无需依靠人工经验进行不准确的估计。
2、本发明通过三坐标测量机数据与在机测量结果的比对，计算出在机测量值与叶片型面轮廓度最小值的关系式，大幅优化了测量路径，每把刀具加工区域仅需测量两个点即可计算出当前叶片型面的轮廓度最小值，测量时间控制在两分钟以内，提高了测量效率。
3、加工人员只需调用测量程序进行测量以及运行刀具补偿程序将刀补值写入刀具表中，对加工经验没有要求，易于上手。
附图说明
图1为实施例中叶片的第一截面、第二截面和第三截面示意图；
图2为图1中A-A向截面图；
图3为五轴数控加工中心尾座上处于水平状态的尾座上端面示意图；
图中：1为第一截面，2为第二截面，3为第三截面，4为叶片大安装板端面，5为叶盆，6为叶背，7为尾座，8为尾座上端面。
实施方式
一种基于在机测量的叶片型面加工刀长补偿方法，包括如下步骤：
1）选定平面以测量温差引起的机床主轴长度变化量；如图3所示，选择五轴数控加工中心的尾座7上处于水平状态的尾座上端面8做为被测量的平面，每次测量叶片型面之前，利用安装在五轴数控加工中心主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值；高度值变化符合温度升高-主轴伸长-高度值增大、温度降低-主轴收缩-高度值减小的规律；
2）选定测量厚度的截面；如图1和2所示，以叶片中轴线为Z轴、以发动机中轴线的平行线为Y轴、以叶片大安装板端面4为坐标原点所在面、以Z轴和Y轴的共同垂直线为X轴建立坐标系；叶片型面加工时，使用三把不同刀具分段加工，形成三段加工区域，在每段加工区域的中部选定一处截面，分别为第一截面1、第二截面2和第三截面3；利用安装在五轴数控加工中心主轴上的测头，测量每处截面的叶盆5表面测点、叶背6表面测点的Y值，叶盆5表面测点、叶背6表面测点的X=0；
3）在机测量计算叶片厚度值；
针对第一件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在五轴数控加工中心主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第一次平面测量高度值；测量第一件叶片每处截面的叶盆5表面测点、叶背6表面测点的Y值，每处截面的叶盆5表面测点的Y值与叶背6表面测点的Y值相减得到其厚度值；
针对第二件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在五轴数控加工中心主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第二次平面测量高度值；测量第二件叶片每处截面的叶盆5表面测点、叶背6表面测点的Y值，每处截面的厚度值=叶盆表面测点Y值-叶背表面测点Y值+2×机床主轴长度变化量，其中，机床主轴长度变化量=第一次平面测量高度值-第二次平面测量高度值；
针对第M件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在五轴数控加工中心主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第M次平面测量高度值；测量第M件叶片每处截面的叶盆5表面测点、叶背6表面测点的Y值，每处截面的厚度值=叶盆表面测点Y值+叶背表面测点Y值+2×机床主轴长度变化量，其中，机床主轴长度变化量=第一次平面测量高度值-第M次平面测量高度值；
4）叶片型面的轮廓度最小值与在机测量的叶片的厚度值关系计算；通过在机测量的叶片厚度值数据与三坐标测量机测量的叶片型面轮廓度最小值数据对比并进行建模分析，得出叶片型面的轮廓度最小值与叶片的厚度值符合线性函数关系，其计算公式如下：
轮廓度最小值=A×厚度值-B
式中：A=0.38，B=0.017；
5）刀具磨损引起的叶片型面的轮廓度变化量计算；刀具磨损引起的轮廓度变化量与刀具加工时长相关，且能够与刀具已加工零件数建立线性关系，其计算公式为：
刀具磨损引起的轮廓度变化量=C×加工零件数
式中：C为刀具磨损系数，球头铣刀的C为0.005，牛鼻铣刀的C为0.0025；
6）刀补值计算及写入刀具表；每处截面的刀补值=公差带中值-在机测量的叶片的厚度值计算出的叶片型面的轮廓度最小值-机床主轴长度变化量-刀具磨损引起的叶片型面的轮廓度变化量；其中，公差带中值为最大公差与最小公差之和的一半；并通过程序将刀补值写入五轴数控加工中心数控系统的刀具表中。
通过对多件叶片进行测量，由测得的厚度值和计算出的轮廓度最小值与三坐标测量机测量结果进行对比，见下表：
可见，三坐标测量机测得的轮廓度最小值与计算值差异在0.005mm以内，符合技术规范要求。
Claims (1)
1.一种基于在机测量的叶片型面加工刀长补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）选定平面以测量温差引起的机床主轴长度变化量；选择机床尾座处于水平状态的上端面做为被测量的平面，每次测量叶片型面之前，利用安装在机床主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值；
2）选定测量厚度的截面；叶片型面加工时，使用N把不同刀具分段加工，形成N段加工区域，在每段加工区域内选定一处截面；利用安装在机床主轴上的测头，测量每处截面的叶盆表面测点的Y值及叶背表面测点的Y值，叶盆表面测点、叶背表面测点的X=0；
3）在机测量计算叶片厚度值；
针对第一件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在机床主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第一次平面测量高度值；测量第一件叶片每处截面的叶盆表面测点、叶背表面测点的Y值，每处截面的叶盆表面测点的Y值与叶背表面测点的Y值相减得到其厚度值；
针对第二件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在机床主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第二次平面测量高度值；测量第二件叶片每处截面的叶盆表面测点、叶背表面测点的Y值，每处截面的厚度值=叶盆表面测点Y值-叶背表面测点Y值+2×机床主轴长度变化量，其中，机床主轴长度变化量=第一次平面测量高度值-第二次平面测量高度值；
针对第M件叶片，测量叶片型面之前，利用安装在机床主轴上的测头在所述被测量的平面上测量一次高度值，得到第M次平面测量高度值；测量第M件叶片每处截面的叶盆表面测点、叶背表面测点的Y值，每处截面的厚度值=叶盆表面测点Y值-叶背表面测点Y值+2×机床主轴长度变化量，其中，机床主轴长度变化量=第一次平面测量高度值-第M次平面测量高度值；
4）叶片型面的轮廓度最小值与在机测量的叶片的厚度值关系计算；通过在机测量的叶片厚度值数据与三坐标测量机测量的叶片型面轮廓度最小值数据对比并进行建模分析，得出叶片型面的轮廓度最小值与叶片的厚度值符合线性函数关系，其计算公式如下：
轮廓度最小值=A×厚度值-B
式中：A=0.38，B=0.017；
5）刀具磨损引起的叶片型面的轮廓度变化量计算；刀具磨损引起的轮廓度变化量与刀具加工时长相关，且能够与刀具已加工零件数建立线性关系，其计算公式为：
刀具磨损引起的轮廓度变化量=C×加工零件数
式中：C为刀具磨损系数，球头铣刀的C为0.005，牛鼻铣刀的C为0.0025；
6）刀补值计算及写入刀具表；每处截面的刀补值=公差带中值-在机测量的叶片的厚度值计算出的叶片型面的轮廓度最小值-机床主轴长度变化量-刀具磨损引起的叶片型面的轮廓度变化量；其中，公差带中值为最大公差与最小公差之和的一半；并通过程序将刀补值写入机床数控系统的刀具表中。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116931507A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种群孔穿孔控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030200005A1 (en) * | 2001-02-26 | 2003-10-23 | Junichi Hirai | Numerically controlled curved surface machining unit |
| CN108044402A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-05-18 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种叶片型面精密铣削中的刀具长度补偿方法 |
| CN113983929A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-28 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种流道叶型板叶型孔位置度、轮廓度测量与评价方法 |
| CN114065572A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-18 | 西北工业大学 | 一种厚度偏差与叶片厚度分布相关的叶片模型构建方法 |
| CN114074170A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-22 | 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 | 一种航空发动机叶片精锻件终锻模的优化设计方法 |
| CN114266014A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-01 | 苏州千机智能软件有限公司 | 一种叶片加工刀具补偿量计算方法及系统 |
| CN114265365A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-01 | 重庆大学 | 一种基于在线测量的磨齿机热误差动态建模与补偿方法 |
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2023
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030200005A1 (en) * | 2001-02-26 | 2003-10-23 | Junichi Hirai | Numerically controlled curved surface machining unit |
| CN108044402A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-05-18 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种叶片型面精密铣削中的刀具长度补偿方法 |
| CN113983929A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-28 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种流道叶型板叶型孔位置度、轮廓度测量与评价方法 |
| CN114065572A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-18 | 西北工业大学 | 一种厚度偏差与叶片厚度分布相关的叶片模型构建方法 |
| CN114074170A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-22 | 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 | 一种航空发动机叶片精锻件终锻模的优化设计方法 |
| CN114265365A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-01 | 重庆大学 | 一种基于在线测量的磨齿机热误差动态建模与补偿方法 |
| CN114266014A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-01 | 苏州千机智能软件有限公司 | 一种叶片加工刀具补偿量计算方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高金磊;尤嘉;单纯利;查永康;: "一种整体叶盘加工预变形控制方法", 计测技术, no. 04, pages 19 - 22 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116931507A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种群孔穿孔控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
| CN116931507B (zh) * | 2023-09-18 | 2024-01-12 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种群孔穿孔控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
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