[发明专利]精密铸造涡轮叶片型面尺寸测量方法

说明书

本发明公开了一种精密铸造涡轮叶片型面尺寸测量方法，其特征在于，包括以下步骤：在三坐标测量仪的测头上标定用于与涡轮叶片型面接触的标定点，标定点为A；在涡轮叶片的预定型面高度的型面任取一点作为标定点A对正找准定位的定位点，定位点为B；调整测头高度并适应于定位点B位置处的型面矢量方向，使得测头标定点A与定位点B重合；测头从定位点B位置沿着预定型面高度的型面轮廓行走一圈，获取预定型面高度的型面的实测三坐标测量数据值；实测三坐标测量数据值经过半径补偿获取涡轮叶片的预定型面高度的型面的实际三坐标数据值。整个测量过程简便，工作效率高，测量精度高。适合于各种类型的精密铸造涡轮叶片的型面尺寸测量。

技术领域

本发明涉及涡轮叶片的型面尺寸测量技术领域，特别地，涉及一种精密铸造涡轮叶片型面尺寸测量方法。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机的关键零部件，叶片截面轮廓尺寸和中心位置精度要求高。为满足涡轮叶片的设计要求，需对每片涡轮叶片截面轮廓进行检测，测量精度直接会影响到航空发动机的性能。叶片截面轮廓测量如图1所示。

检测时沿着指定高度对型面进行测量。然而，对于叶根截面相对叶尖截面扭角较大时，叶片纵向截面与水平面存在一定倾角。采用三坐标测量，由于测量头半径的影响，进行半径补偿时，存在较大补偿误差。

三坐标测量误差产生原因如下：三坐标测量叶片截面高度Z的叶型时，测量球球心沿着截面恒定高度测量叶型，测量球(半径R)与叶片纵向截面线实际接触点A远远偏离于该截面叶型的理论点B，而经过半径补偿后测量所得实际值C与截面叶型的理论点B仍然存在差距。B点和C点的距离δ即为测量误差值。叶根截面相对叶尖截面扭角越大的涡轮叶片，叶型纵向截面线倾角θ越大，测量误差值δ也随之增大。如图2所示。

发明内容

本发明提供了一种精密铸造涡轮叶片型面尺寸测量方法，以解决现有恒定高度截面测量叶型时，由于测头半径的影响，测量后进行半径补偿时，产生补偿误差，并且测头半径越大，补偿误差越大，严重影响涡轮叶片测量精度的技术问题。

本发明提供一种精密铸造涡轮叶片型面尺寸测量方法，包括以下步骤：在三坐标测量仪的测头上标定用于与涡轮叶片型面接触的标定点，标定点为A；在涡轮叶片的预定型面高度的型面轮廓上任取一点作为标定点A对正找准定位的定位点，定位点为B；调整测头高度并适应于定位点B位置处的型面矢量方向，使得测头标定点A与定位点B重合；测头从定位点B位置沿着预定型面高度的型面轮廓行走一圈，获取预定型面高度的型面的实测三坐标测量数据值；实测三坐标测量数据值经过半径补偿获取涡轮叶片的预定型面高度的型面的实际三坐标数据值。

进一步地，标定点A处于三坐标测量仪测量杆轴向相对的测点顶点，此时测点顶点与预定型面高度的型面轮廓重叠，实测三坐标测量数据值通过测点半径进行半径补偿得到实际三坐标数据值。

进一步地，标定点A处于偏离三坐标测量仪测量杆轴向的非顶点位置，标定点A与涡轮叶片的叶型纵向截面线倾角为θ，实测三坐标测量数据值通过测点半径和倾角θ进行半径补偿得到涡轮叶片的预定型面高度的型面的实际三坐标数据值。

进一步地，当涡轮叶片的叶根截面相对于叶尖截面扭角大，而导致叶型纵向截面线倾角θ大，测量误差值δ随之增大，测量误差值δ由测头余弦半径补偿误差导致，此时通过在预定型面高度的型面上下对应高度位置找寻第一辅助测量型面与第二辅助测量型面，通过双线测量法获取对应于第一辅助测量型面和第二辅助测量型面上涡轮叶片的叶片型面倾角α，获取正确的余弦补偿值，从而修正预定型面高度的型面的实际三坐标数据值，获取精确的实际三坐标数据值。