[发明专利]基于在机测量的增压器叶轮叶片加工方法在审

专利信息
申请号: 201510086593.2 申请日: 2015-02-17
公开(公告)号: CN104625876A 公开(公告)日: 2015-05-20
发明(设计)人: 张纪可;宋明忠;程世昌;徐彦 申请(专利权)人: 中国船舶重工集团公司第七一一研究所
主分类号: B23Q17/20 分类号: B23Q17/20;B23Q23/00
代理公司: 上海华祺知识产权代理事务所 31247 代理人: 刘卫宇
地址: 201108 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 基于 测量 增压 叶轮 叶片 加工 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种增压器叶轮叶片加工方法。

背景技术

叶轮作为增压器的关键部件,其制造水平直接影响增压器的工作性能。目前叶轮叶片的形状多为复杂自由曲面,扭曲严重,厚度较薄,有些叶片边缘处厚度甚至小于1mm,在数控加工过程中,受切削力、切削热、残余应力等多种因素影响,极易发生加工变形,从而达不到叶片尺寸精度要求。

有些厚度较薄的小型叶轮在叶片粗加工后,加工变形过大,造成叶片精加工欠切。在这种情况下,需要在叶片粗加工后将叶轮从加工机床上拆卸下来进行调质热处理,再返回加工机床进行叶片半精加工和精加工。这种叶轮加工工艺增加了热处理工序,延长了生产时间,也增加了生产成本。

目前对增压器叶轮叶片的自动测量一般是采用三坐标测量机的离线测量方法,通过高精度三坐标测量机对叶片轮廓度和厚度、叶尖和内流道轮廓度、前缘轮廓度等进行离线终检检测。这种离线测量方法如需要对所测的加工变形进行补偿控制,则要将叶轮返回机床进行修复再加工,但此时加工基准将很难再准确定位,从而无法对加工变形进行准确修复再加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于在机测量的增压器叶轮叶片加工方法,其能够在叶片粗加工后,无需拆卸叶轮,直接在加工机床上精确测量叶片加工变形量,由此得到加工变形规律,然后进行反向补偿精加工,从而免去了热处理工序,同时也解决了离线测量拆卸修复再定位的难题。

为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:

一种基于在机测量的增压器叶轮叶片加工方法,包括以下步骤:

步骤a、对触发式测头进行标定,得到触发式测头的探针的有效半径R,将R值存储在数控系统中用于探针针头半径补偿;

步骤b、依据叶片的三维理论模型,设置m个测量工位坐标系,并规划测量路径,m≥2;

步骤c、根据所述的测量路径产生测量程序,在数控系统中安装测量程序;

步骤d、对叶片先进行粗加工,在叶片粗加工后,将数控机床主轴上的加工刀具卸下,再把触发式测头安装在数控机床主轴上;

步骤e、控制数控系统运行测量程序,驱动触发式测头按照测量程序规定的路径运动,将测点坐标值存储在数控系统中;

步骤f、将叶片测点坐标值传输给计算机;计算机对测点坐标值进行多工位数据对齐,将对齐后的测点坐标值与叶片三维理论模型进行比较计算,得到叶片加工变形量和变形规律;

步骤g、依据叶片加工变形量和变形规律,计算叶片精加工反向补偿余量,然后按照反向补偿余量进行叶片精加工。

采用上述技术方案后,本发明具有以下优点:

1、形成“粗加工—在机测量—补偿精加工”补偿加工工艺流程,在加工机床上直接对叶片进行精确测量,无需拆卸再定位叶轮,提高叶轮一次装夹加工合格率和加工效率,解决了离线测量拆卸修复再定位难题;

2、通过对加工变形进行补偿加工,无需热处理工序,缩短了叶轮生产时间,也节约了生产成本;

3、依据加工变形量和变形规律进行反向补偿精加工,有利于提高叶片加工精度,满足叶片面轮廓度公差要求。

附图说明

图1示出了用于实现本发明在机测量的硬件系统的示意图。

图2为标准球上的25个测点的布置示意图。

图3为步长细分算法的流程图。

图4为增压器叶轮叶片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

图1示出了用于实现本发明在机测量的硬件系统,包括数控机床1、数控系统2、触发式测头以及计算机6。触发式测头包括测头本体3、探针4和接收器5。测头本体3的一端与探针4相连接,另一端安装在数控机床主轴11上。在对叶轮9的叶片进行测量时,测头本体通过探针4与叶片上的测点相接触获得测点坐标值,并将测得的测点坐标值通过无线电传输给接收器5;接收器5与数控系统2相连接,并将接收到的测点坐标值转换传送给数控系统2。计算机6用于生成测量程序,并通过RS232通信接口传输给数控系统2,由数控系统2驱动测头本体3及探针4运动。计算机6还对数控系统2传送的测点坐标数据进行分析处理,输出测量结果。

根据本发明一实施例的一种基于在机测量的增压器叶轮叶片加工方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤a、对触发式测头进行标定,得到触发式测头的探针的有效半径R,将R值存储在数控系统中用于探针针头半径补偿;

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