专利名称：一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法
技术领域：
本发明涉及机械加工行业中，复杂型面零件数控加工后表面尺寸自动检测技术领域，特别涉及了一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法。
背景技术：
航空发动机制造业快速发展，新产品研制的种类越来越多，不但追求研制进度和成本，更加注重以产品质量来赢得竞争的主动权。这一领域对加工精度和效率提出了越来越高的要求，企业一般在成品检验和供需结束环节对通用测具和专用测具无法检测的那些复杂型面特征的型位公差，在产品加工结束后，从机床上卸下，送交专门的检验部门，进行三坐标测量，即称之为离线检测。
航空发动机机匣类零件按其结构特点可以划分为锥体结构和圆柱体结构两种见图I、图2。通常圆柱型机匣外壁尺寸的测量可以采用通用测量工具外径千分尺。外径千分尺的测量接触爪是圆形平面，测量锥体机匣外壁某高度上一点的直径时，无法准确的接触到指定的高度点，在锥面上产生的测量误差非常大，加之尺寸公差较严，因此加工中无法获知尺寸是否合格。由于机匣结构的特殊性，专用工装也无法解决这类问题。常规尺寸检测通常是机匣整体铣削结束后，从机床上卸下，送专门质量检测部门，用三坐标测量机进行数据点扫描，与理论型面进行比对得出是否合格的检验数据分析与报告，其过程称为离线检测。当零件不合格时，需要将零件重新送回制造车间二次装夹找正，根据检测结果，再进行返修加工。航空发动机机匣类零件形状复杂，具有薄壁、精度高的特点，属于弱刚性零件，力口工中容易产生变形，因此对零件加工时的装夹定位精度要求很高。零件在加工工位上装夹后，机匣内腔或外壁表面的成型加工应一次完成，尽量避免产品超差引起的返修加工。当零件精度非常高时，二次装夹在定位精度上引起的误差对零件返修合格率影响非常大，同时无形中延长了产品的加工周期。因此需要研究一种适合于零件在加工过程中，即机床上装夹状态下随时可检测的方法，使得被加工零件的质量随时处于加工者监控之下，达到加工结束即成为合格品。这种检测方法称为在线测量，又可称之为在机测量。
发明内容
本发明的目的是为了在机床上装夹状态下随时可检测，使得被加工零件的质量随时处于加工者监控之下，特提供了一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法。本发明利用五坐标加工中心配备的Renishaw精密测头，对高级机床的在线检测功能进行开发。通过对在线测量系统的高精度标定技术、测量数据的采集及传输技术、在线测量的数据快速处理和分析技术、在线测量快速刀位轨迹修正及误差补偿生成技术的研究。实现了在机床上不拆卸零件，在当前的加工工位上，完成了对机匣类零件锥形外壁直径尺寸和典型安装座表面中心距的测量，并可以根据尺寸测量结果直接进行零件的修正加工。本发明提供了一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法，其特征在于所述的航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法如下(一)、主要组成内容(I)、配备Renishaw MPlO触发式测头的五坐标数控铣削加工中心(2 )、锥体机匣类零件以及锥体机匣表面的安装座 (3)、在线测量所用测头精密校正环规(4)、测量方式点接触式(5)、机床西门子控制系统Sinumeric840D在线测量技术,包括如下I)测头精密校准技术2)测头运动轨迹控制程序及测量轨迹优化策略3)测量部位选取及采点数量、精度控制策略4)测量数据的采集及传输技术5)在线测量的数据快速处理和分析技术6)测量精度比对方法7)规避测头与零件其它部位干涉与碰撞技术(6)、在线测量快速刀位轨迹修正及误差补偿生成技术(二)、本发明的适用范围为机匣外形表面精密铣削工序，每一组成要素如下I)、配备Renishaw MPlO触发式测头的五坐标数控铣削加工中心应用在线测量的机床为卧式五座标加工中心，为五轴五联动机床；除X、Y、Z三个线性轴外，第四轴和第五轴分别为工作台旋转，定位精度不大于O. 008，重复定位精度不大于O. 004，这种高精度的机床有助于保证在线测量的精度；机床配备英国Renishaw公司MPlO触发式测头，MPlO触发式测头的尾部为IS050刀柄形式，测头的调用方式和刀具相同，能将装载在刀库中的测头自动换到主轴上，借助于机床的导轨运动，MPlO对工件中的五个方向进行检测(±X、土Y、+Z)；2)、锥体机匣类零件以及锥体机匣表面安装座带有需要测量的锥度外壁机匣直径尺寸C (见图1)，是较为常见的测量尺寸之一，典型锥体机匣表面的安装座见图3。安装座指在机匣外表面，分布在圆周360°的方型、圆形、三角形等各种形状的凸台，需要测量的尺寸为①、②、③。3)、在线测量所用测头精密校正环规具有刚性较好、热稳定性较好的标准圆形环规，用于校准测头的X、Y、Z三个坐标轴维度的特制精密工装，尺寸需要精确到小数点后千分之一；两个校正测头所需表面，上端面和外圆粗糙度达到RaO. 2，其直径尺寸最好与被测尺寸相匹配的，或在一定范围之内，本发明中使用的精密校准环规尺寸为0 150. 839mm，被测量机匣直径约在C 400mm C 800mm之间；4)、本发明采用的测量方式为单点接触式；5)、机床西门子控制系统Sinumeric840D在线测量技术随机床配置西门子控制系统Sinumeric840D，该控制系统提供了测头的校准宏程序和一些基本几何要素的测量宏程序，用户针对被测工件的具体情况引用并加以适度开发，以满足对机匣槽宽度、凸台宽度、矩形凹槽、矩形凸台、凸台表面中心距、内圆直径、外圆直径几何要素进行测量的需求；在线测量工件开始之前，需要对测头进行精密标定，从而使测量系统对测头的方向、测杆的长度以及测头的半径有精确的计算及半径补偿，测头校准是测量过程中的重要基础环节，测头校准精度的高低直接关系到后续测量工件结果的精度，对测头的三个坐标方向X、Y、Z均进行精密校准；校正过程中，通常采取测头加速接近校正标准件阶段测头不取值，加延时之后，在匀速运行阶段进行校准取值的对策，从而保证校准测头的准确性；测头校正后的精度复校采取复验方法对测头校准后的精度进行复验；
①将校正值和测头的名义值进行比较，当误差不大于O. 002mm，或根据被测工件的精度进行判断，由工程师决定适当的校正误差。②测量一个已知的标准件直径，测量结果和名义值比较；测头校准程序由用户根据校准工装的形状自行编制，测头的校正程序和工件的测量程序均由工程师采用Sinumeric840D控制系统的高级语言编写，涉及到循环计数调用、赋值、变量计算、计数和记录实测结果，文件写入功能；测头运动轨迹应当以简洁、实用、检测路径最短为佳。首先根据被测特征在机匣表面分布特点，规划被测区域，同时遵循设计基准、工艺基准和测量基准重合的原理，测量坐标系通常选定与零件的工艺基准重合，当测量结果需要用CAD模型进行分析比较时，要按照CAD模型的要求建立零件坐标系，使零件的坐标系与CAD模型的坐标系一致，才能编程测量。待测机匣为回转体，需要五轴联动加工才能达到最佳效果，此时工件的回转中心需要与机床工作台同心，故在零件的装夹找正中没有采用机床在线测量系统的工件原点测量功能，而是采用百分表接触零件圆周找正带，测零件的跳动方法，这种找正方法能够保证测量坐标系与零件的加工坐标系重合，使测量数据反映被测工件的真实状态，减少测量误差;采样点数应结合被测型面的公差情况来决定，被测型面精度高时，采样点加密，测量步距在I点/0. Imm I点/Imm之间取舍，视被测工件的精度而定；另外，为保证测量准确度，同时要避免机匣的椭圆度对机匣测量直径值带来的影响，采取在全圆周均匀分布的若干个区域，同时测量，并取其平均值；例如测量图I所示的直径<2时，可选取对称4处 16处，进行测量，取其算术平均值。测量区域选择具有360°圆周上具有代表性的区域，避开紧贴安装座根部圆角处，以免局部变形影响测量结果；加工中心测量数据采用远红外无线传输方式，在用户自行编制的测量程序后部，引用西门子840D控制系统的数据采集宏程序，将采样数据存放到指定的R参数寄存器，然后存放到特定的文件中，这种处理速度比较快捷；或输出到机床监控屏幕、打印机输出打印结果报告或数据文件存于机床硬盘中，从USB接口或从机床DNC直接输出；工艺人员根据测量结果与图纸要求尺寸进行分析、比较并计算刚刚加工出的零件几何尺寸与理论尺寸的误差，计算出刀具的补偿修正量，以此重新修正数控加工轨迹，然后再次输入到机床刀具管理中，进行后续加工；这一过程可以反复进行，直至加工出合格的零件为止；数据分析比较过程采用CAD/CAM软件UG辅助测量结果的分析，在机床工作台旋转后的坐标系下，做出转化后的公差带，直接将测量结果代入UG中，直观的得出是否合格的结论，同时对检测后数据与理论的CAD零件模型进行比对，给出清晰的图形与表格兼具的检测报告；关于测头运动安全与干涉规避检查，有效的策略是在检测前建立零件的三维数据模型，机床的拓扑结构及运动模型，在仿真环境下导入测量程序，借助模拟仿真软件VERICUT进行检测路径的仿真与优化，规避测头与零件干涉、碰撞风险；当被测工件批量较大、精度较高时，为保证产品的检测质量，采取抽样对比检测的方法，即每批首件机床在线测量后，交由离线三座标测量机检测，分析、比较两种不同检测 设备的检测结果差异，控制测量误差；锥体机匣外壁直径测量方法通常测头在进行测量时，都是沿着机床坐标系或者确定的工件坐标系的轴线方向运动，但当测量如图4所示的锥体机匣外壁锥面时，由于测头运动方向与锥面的实际接触点的法线方向存在一定角度，从而不能得到精确的测头半径补偿，使测量数据产生误差。对于这种情况，就必须获得精确的法向矢量值，使测头沿法线方向运动，以得到正确的半径补偿，产生精确的测量数据。为了能够实现机匣在线测量，利用五坐标加工中心工作台翻转功能，将零件翻转一定角度，令锥体表面与机床主轴即测头垂直，见图5，满足测量的前提条件；假设原实际测量点P在工作台翻转后的对应点为P'，可以通过数学旋转公式计算得出。当铣削完机匣某一个特征部位，例如机匣某段锥面、安装座外表面时，可以进行在线测量工作，具体步骤如下①精准校正测头(注本步骤不必每次都进行，一次校正后可多次使用)一般测头校正误差不大于O. 002mm②规划测量路径在测头与工件不干涉的原则下，测头所走过的路径最短。③分析测量部位精度要求，确定采点数量测量步距可以在I点/0. Imm Imm之间取舍，视被测工件的精度而定。 ④按测量部位特征编制测量轨迹程序可以手工编制，也可以利用CAD/CAM软件编制。⑤虚拟仿真测头轨迹，优化测头运动路径在仿真软件环境下，例如VERI⑶T仿真软件环境下，进行防止干涉、碰撞检查，并优化路径。⑥擦拭干净被测工件部位表面⑦将加工刀具从机床主轴上退回到刀库中⑧从刀库中调入测头
⑨运行测量程序开始测量⑩自动记录测量结果 测量结果数据输出 测量数据与设计图纸给定的值比对、分析，确定合格/超差情况，为是否返修加工提供结论与依据。本发明的优点本发明所述的航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法，有着广阔的应用前景，在线测量技术将促使数控机床成为加工和检测一体化的数控加工单元体。在线检测改变现有的某些工件典型特征单一离线检测方式，改变了目前行业内一个设计特征配备一套 测量工装的传统制造模式，节约工装制造成本，节省返修工时、提高产品加工一次合格率，从而降低新产品研制的周期和生产成本，是加快新产品研制切实可行的手段，提升了企业制造产能，扩大了生产能力。该项发明提升了航空发动机行业的自动化、智能化、数字化制造水平，加快了航空行业研制新型发动机的步伐，具有一定代表性。
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明图I为锥体结构机匣简图；图2为圆柱体结构机匣简图；图3为安装座视图；图4为锥体机匣测量示意图；图5为机匣外壁与机床主轴垂直不意图。
具体实施例方式实施例I本发明提供了一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法，其特征在于所述的航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法如下(一)、主要组成内容(I)、配备Renishaw MPlO触发式测头的五坐标数控铣削加工中心(2)、锥体机匣类零件以及锥体机匣表面的安装座(3)、在线测量所用测头精密校正环规(4)、测量方式点接触式(5)、机床西门子控制系统Sinumeric840D在线测量技术,包括如下I)测头精密校准技术2)测头运动轨迹控制程序及测量轨迹优化策略3)测量部位选取及采点数量、精度控制策略4)测量数据的采集及传输技术5)在线测量的数据快速处理和分析技术6)测量精度比对方法7)规避测头与零件其它部位干涉与碰撞技术
(6)、在线测量快速刀位轨迹修正及误差补偿生成技术(二)、本发明的适用范围为机匣外形表面精密铣削工序，每一组成要素如下I)、配备Renishaw MPlO触发式测头的五坐标数控铣削加工中心应用在线测量的机床为卧式五座标加工中心，为五轴五联动机床；除X、Y、Z三个线性轴外，第四轴和第五轴分别为工作台旋转，定位精度不大于O. 008，重复定位精度不大于O. 004，这种高精度的机床有助于保证在线测量的精度；机床配备英国Renishaw公司MPlO触发式测头，MPlO触发式测头的尾部为IS050刀柄形式，测头的调用方式和刀具相同，能将装载在刀库中的测头自动换到主轴上，借助于机床的导轨运动，MPlO对工件中的五个方向进行检测(±X、土Y、+Z)；2)、锥体机匣类零件以及锥体机匣表面安装座带有需要测量的锥度外壁机匣直径尺寸C (见图1)，是较为常见的测量尺寸之一，典型锥体机匣表面的安装座见图3。安装座指在机匣外表面，分布在圆周360°的方型、圆形、三角形等各种形状的凸台，需要测量的尺寸为①、②、③。3)、在线测量所用测头精密校正环规具有刚性较好、热稳定性较好的标准圆形环规，用于校准测头的X、Z两个坐标轴维度的特制精密工装，尺寸需要精确到小数点后千分之一；两个校正测头所需表面，上端面和外圆粗糙度达到RaO. 02，其直径尺寸最好与被测尺寸相匹配的，或在一定范围之内，本发明中使用的精密校准环规尺寸为0 150. 839_，被测量机匣直径约在C 400mm C 800mm之间；·4)、本发明采用的测量方式为单点接触式；5)、机床西门子控制系统Sinumeric840D在线测量技术随机床配置西门子控制系统Sinumeric840D，该控制系统提供了测头的校准宏程序和一些基本几何要素的测量宏程序，用户针对被测工件的具体情况引用并加以适度开发，以满足对机匣槽宽度、凸台宽度、矩形凹槽、矩形凸台、凸台表面中心距、内圆直径、外圆直径几何要素进行测量的需求；在线测量工件开始之前，需要对测头进行精密标定，从而使测量系统对测头的方向、测杆的长度以及测头的半径有精确的计算及半径补偿，测头校准是测量过程中的重要基础环节，测头校准精度的高低直接关系到后续测量工件结果的精度，对测头的三个坐标方向X、Y、Z均进行精密校准；校正过程中，通常采取测头加速接近校正标准件阶段测头不取值，加延时之后，在匀速运行阶段进行校准取值的对策，从而保证校准测头的准确性；测头校正后的精度复校采取复验方法对测头校准后的精度进行复验；①将校正值和测头的名义值进行比较，当误差不大于O. 002mm，或根据被测工件的精度进行判断，由工程师决定适当的校正误差。②测量一个已知的标准件直径，测量结果和名义值比较；测头校准程序由用户根据校准工装的形状自行编制，测头的校正程序和工件的测量程序均由工程师采用Sinumeric840D控制系统的高级语言编写，涉及到循环计数调用、赋值、变量计算、计数和记录实测结果，文件写入功能；
测头运动轨迹应当以简洁、实用、检测路径最短为佳。首先根据被测特征在机匣表面分布特点，规划被测区域，同时遵循设计基准、工艺基准和测量基准重合的原理，测量坐标系通常选定与零件的工艺基准重合，当测量结果需要用CAD模型进行分析比较时，要按照CAD模型的要求建立零件坐标系，使零件的坐标系与CAD模型的坐标系一致，才能编程测量。待测机匣为回转体，需要五轴联动加工才能达到最佳效果，此时工件的回转中心需要与机床工作台同心，故在零件的装夹找正中没有采用机床在线测量系统的工件原点测量功能，而是采用百分表接触零件圆周找正带，测零件的跳动方法，这种找正方法呢能够保证测量坐标系与零件的加工坐标系重合，使测量数据反映被测工件的真实状态，减少测量
误差;采样点数应结合被测型面的公差情况来决定，被测型面精度高时，采样点加密，测量步距在I点/0. Imm I点/Imm之间取舍，视被测工件的精度而定；另外，为保证测量准 确度，同时要避免机匣的椭圆度对机匣测量直径值带来的影响，采取在全圆周均匀分布的若干个区域，同时测量，并取其平均值；例如测量图I所示的直径<2时，可选取对称4处 16处，进行测量，取其算术平均值。测量区域选择具有360°圆周上具有代表性的区域，避开紧贴安装座根部圆角处，以免局部变形对测量结果的影响；加工中心测量数据采用远红外无线传输方式，引用西门子840D控制系统的数据采集宏程序，将采样数据存放到指定的R参数寄存器，然后存放到特定的文件中，这种处理速度比较快捷；或输出到机床监控屏幕、打印机输出打印结果报告或数据文件存于机床硬盘中，从USB接口或从机床DNC直接输出；工艺人员根据测量结果与图纸要求尺寸进行分析、比较并计算刚刚加工出的零件几何尺寸与理论尺寸的误差，计算出刀具的补偿修正量，以此重新修正数控加工轨迹，然后再次输入到机床刀具管理中，进行后续加工；这一过程反复进行，直至加工出合格的零件为止;数据分析比较过程采用CAD/CAM软件UG辅助测量结果的分析，在机床工作台旋转后的坐标系下，做出转化后的公差带，直接将测量结果代入UG中，直观的得出是否合格的结论，同时对检测后数据与理论的CAD零件模型进行对比，给出清晰的图形与表格兼具的检测报告；关于测头运动安全与干涉规避检查，有效的策略是在检测前建立零件的三维数据模型，机床的拓扑结构及运动模型，带入测量程序，进行检测路径的自动编程；借助模拟仿真软件VERICUT进行检测路径的仿真与优化，规避测头与零件干涉、碰撞风险；当被测工件批量较大、精度较高时，为保证产品的检测质量，采取抽样对比检测的方法，即每批首件机床在线测量后，交由离线三座标测量机检测，分析、比较两种不同检测设备的检测结果差异，控制测量误差；锥体机匣外壁直径测量方法通常测头在进行测量时，都是沿着机床坐标系或者确定的工件坐标系的轴线方向运动，但当测量如图4所示的锥体机匣外壁锥面时，由于测头运动方向与锥面的实际接触点的法线方向存在一定角度，从而不能得到精确补偿，使测量数据产生误差。对于这种情况，就必须获得精确的法向矢量值，使测头沿法线方向运动，以得到正确的补偿，产生精确的测量数据。为了能够实现机匣在线测量，利用五坐标加工中心工作台翻转功能，将零件翻转一定角度，令锥体表面与机床主轴即测头垂直，见图5，满足测量的前提条件；假设原实际测量点P在工作台翻转后的对应点为P'，可以通过数学旋转公式计算得出。当铣削完机匣某一个特征部位，例如机匣某段锥面、安装座外表面时，可以进行在线测量工作，具体步骤如下①精准校正测头(注本步骤不必每次都进行，一次校正后可多次使用)一般测头校正误差不大于O. 002mm
②规划测量路径在测头与工件不干涉的原则下，测头所走过的路径最短。③分析测量部位精度要求，确定采点数量测量步距可以在I点/0. Imm Imm之间取舍，视被测工件的精度而定。④按测量部位特征编制测量轨迹程序可以手工编制，也可以利用CAD/CAM软件编制。⑤虚拟仿真测头轨迹，优化测头运动路径在仿真软件环境下，例如VERI⑶T仿真软件环境下，进行防止干涉、碰撞检查，并优化路径。⑥擦拭干净被测工件部位表面⑦将加工刀具从机床主轴上退回到刀库中⑧从刀库中调入测头⑨运行测量程序开始测量⑩自动记录测量结果 测量结果数据输出 测量数据与设计图纸给定的值比对、分析，确定合格或超差情况，为是否返修加工提供结论与依据。
权利要求
1.一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法，其特征在于所述的航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法如下 (一)、主要组成内容 (I)、配备Renishaw MPlO触发式测头的五坐标数控铣削加工中心 (2 )、锥体机匣类零件以及锥体机匣表面的安装座 (3)、在线测量所用测头精密校正环规 (4)、测量方式点接触式 (5)、机床西门子控制系统Sinumeric840D在线测量技术，包括如下 1)测头精密校准技术 2)测头运动轨迹控制程序及测量轨迹优化策略 3)测量部位选取及采点数量、精度控制策略 4)测量数据的采集及传输技术 5)在线测量的数据快速处理和分析技术 6)测量精度比对方法 7)规避测头与零件其它部位干涉与碰撞技术 (6)、在线测量快速刀位轨迹修正及误差补偿生成技术 (二)、本发明的适用范围为机匣外形表面精密铣削工序，每一组成要素如下 I)、配备Renishaw MPlO触发式测头的五坐标数控铣削加工中心 应用在线测量的机床为卧式五座标加工中心，为五轴五联动机床；除X、Y、Z三个线性轴外，第四轴和第五轴分别为工作台旋转，定位精度不大于O. 008，重复定位精度不大于O.004 ； 机床配备英国Renishaw公司MPlO触发式测头，MPlO触发式测头的尾部为IS050刀柄形式，测头的调用方式和刀具相同，能将装载在刀库中的测头自动换到主轴上，借助于机床的导轨运动，MPlO对工件中的五个方向进行检测(±X、土Y、+Z)； .2 )、锥体机匣类零件以及锥体机匣表面安装座 带有需要测量的锥度外壁机匣直径尺寸，是较为常见的测量尺寸之一，安装座指在机匣外表面，分布在圆周360°的方型、圆形、三角形等各种形状的凸台； 3)、在线测量所用测头精密校正环规 具有刚性较好、热稳定性较好的标准圆形环规，用于校准测头的X、Z两个坐标轴维度的特制精密工装，尺寸需要精确到小数点后千分之一；两个校正测头所需表面，上端面和外圆粗糙度达到RaO. 02，其直径尺寸最好与被测尺寸相匹配的，或在一定范围之内，本发明中使用的精密校准环规尺寸为<2 150. 839mm，被测量机匣直径约在<2 400mm <2 800mm之间； 4)、本发明采用的测量方式为单点接触式； 5)、机床西门子控制系统Sinumeric840D在线测量技术 随机床配置西门子控制系统Sinumeric840D，该控制系统提供了测头的校准宏程序和一些基本几何要素的测量宏程序，用户针对被测工件的具体情况引用并加以适度开发，以满足对机匣槽宽度、凸台宽度、矩形凹槽、矩形凸台、凸台表面中心距、内圆直径、外圆直径几何要素进行测量的需求； 在线测量工件开始之前，需要对测头进行精密标定，从而使测量系统对测头的方向、测杆的长度以及测头的半径有精确的计算及半径补偿，测头校准是测量过程中的重要基础环节，测头校准精度的高低直接关系到后续测量工件结果的精度，对测头的三个坐标方向X、Y、Z均进行精密校准； 校正过程中，通常采取测头加速接近校正标准件阶段测头不取值，加延时之后，在匀速运行阶段进行校准取值的对策，从而保证校准测头的准确性； 测头校正后的精度复校 采取复验方法对测头校准后的精度进行复验； ①将校正值和测头的名义值进行比较； ②测量一个已知的标准件直径，测量结果和名义值比较； 测头校准程序由用户根据校准工装的形状自行编制，测头的校正程序和工件的测量程序均由工程师采用Sinumeric840D控制系统的高级语言编写，涉及到循环计数调用、赋值、变量计算、计数和记录实测结果，文件写入功能； 待测机匣为回转体，需要五轴联动加工才能达到最佳效果，此时工件的回转中心需要与机床工作台同心，故在零件的装夹找正中没有采用机床在线测量系统的工件原点测量功能，而是采用百分表接触零件圆周找正带，测零件的跳动方法，这种找正方法能够保证测量坐标系与零件的加工坐标系重合，使测量数据反映被测工件的真实状态，减少测量误差；采样点数应结合被测型面的公差情况来决定，被测型面精度高时，采样点加密，测量步距在I点/O. Imm I点/Imm之间取舍，视被测工件的精度而定；另外，为保证测量准确度，同时要避免机匣的椭圆度对机匣测量直径值带来的影响，采取在全圆周均匀分布的若干个区域，同时测量，并取其平均值； 加工中心测量数据采用远红外无线传输方式，引用西门子840D控制系统的数据采集宏程序，将采样数据存放到指定的R参数寄存器，然后存放到特定的文件中，这种处理速度比较快捷；或输出到机床监控屏幕、打印机输出打印结果报告或数据文件存于机床硬盘中，从USB接口或从机床DNC直接输出； 工艺人员根据测量结果与图纸要求尺寸进行分析、比较并计算刚刚加工出的零件几何尺寸与理论尺寸的误差，计算出刀具的补偿修正量，以此重新修正数控加工轨迹，然后再次输入到机床刀具管理中，进行后续加工；这一过程反复进行，直至加工出合格的零件为止；数据分析比较过程采用CAD/CAM软件UG NX辅助测量结果的分析，在机床工作台旋转后的坐标系下，做出转化后的公差带，直接将测量结果代入UGNX中，直观的得出是否合格的结论，同时对检测后数据与理论的CAD零件模型进行比对，给出清晰的图形与表格兼具的检测报告； 关于测头运动安全与干涉规避检查，有效的策略是在检测前建立被测零件的三维数据模型、机床的拓扑结构及运动模型，在仿真环境下导入测量程序，借助模拟仿真软件VERICUT进行检测路径的仿真与优化，有效规避测头与零件干涉、碰撞风险； 当被测工件批量较大、精度较高时，为保证产品的检测质量，采取抽样对比检测的方法，即每批首件机床在线测量后，交由离线三座标测量机检测，分析、比较两种不同检测设备的检测结果差异，控制测量误差； 锥体机匣外壁直径测量方法 为了能够实现机匣在线测量，利用五坐标加工中心工作台翻转功能，将零件翻转一定角度，令锥体表面与机床主轴即测头垂直，满足测量的前提条件 。
全文摘要
一种航空发动机机匣锥形外壁直径在线检测方法，包括配备Renishaw MP10触发式测头的五坐标数控铣削加工中心；锥体机匣类零件以及锥体机匣表面的安装座；在线测量所用测头精密校正环规；测量方式点接触式；机床西门子控制系统Sinumeric840D在线测量技术；在线测量快速刀位轨迹修正及误差补偿生成技术。本发明的优点有着广阔的应用前景，在线测量技术将促使数控机床成为加工和检测一体化的数控加工单元体。改变了目前行业内一个设计特征配备一套测量工装的传统制造模式，节约工装制造成本，节省返修工时、提高产品加工一次合格率，从而降低新产品研制的周期和生产成本。
文档编号G01B21/10GK102927952SQ201210212868
公开日2013年2月13日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者胡晓群, 杨涧石, 冯湛, 李家永, 岳召启 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司