类零件进行补偿加工。
[0096] 表8微进给补偿装置在各测量间隔点的直线度偏差修正终值
[0097]
[0098] 在进行直线度和尺寸精度检测W及轴类零件补偿加工时零件、刀具不得拆卸和重 复装夹，机床X向导轨保持不变。
[0099] 本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。
【主权项】
1. 一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1，将微进给补偿装置安装于数控车床遛板上，在数控车床导轨上选取n个测量间 隔点，控制数控车床沿导轨单向移动m次，在微进给补偿装置的伸出端检测每次各测量间 隔点在X方向的原始偏差数据Zix，i= 1，2,…，n;根据原始偏差数据，计算得到每次检测 车床沿导轨单向移动时各测量间隔点在X方向的直线度和直线度偏差值，再根据每次的测 量结果取平均，计算得到各测量间隔点在X方向的直线度偏差yi，所述X方向与导轨在水平 面内垂直，n、m为正整数，微进给补偿装置的出事伸出量为O; 步骤2,拟合样条函数得到两个相邻测量间隔点之间的直线度偏差连续函数； 步骤3,在相邻两个测量间隔点之间设置N-I个附加间隔点，所述附加间隔点应使得相 邻的附加间隔点之间或者相邻的附加间隔点与测量间隔点之间的直线度偏差的差值小于 待加工轴类零件的表面粗糙度要求值； 步骤4,控制微进给补偿装置在X方向进行预伸出，预伸出量a大于m次测量得到的导 轨直线度最大值，小于微进给补偿装置行程； 步骤5,读取数控车床导轨实时位置，在测量间隔点和附加间隔点，根据步骤2建立的 直线度偏差连续函数计算微进给补偿装置在当前位置的第一伸出量，第一伸出量S8]=预 伸出量a-当前位置直线度偏差y，，j= 1，2,…，（N*n_N+l)，并驱动微进给补偿装置在X方 向进行伸缩运动，使微进给补偿装置的伸出量为第一伸出量，在此条件下，控制数控车床沿 导轨单向移动w次，在微进给补偿装置的伸出端检测每次各测量间隔点在X方向的补偿后 原始偏差数据，根据补偿后原始偏差数据，计算得到每次检测各测量间隔点的补偿后直线 度偏差值，再根据每次的测量结果取平均，计算得到导轨在X方向的补偿后直线度偏差h， w是正整数； 步骤6,判断各坐标点重复性，若重复性指标达到误差阈值以上，则进入步骤7,若重复 性指标未达到误差阈值以上，则结束操作；重复性指标为w次测量补偿后直线度偏差值符 号保持不变的坐标点的数量与所有坐标点数量的比； 步骤7，将匕与yi相加，得到各测量间隔点直线度偏差修正值k1; 步骤8,获取待加工轴类零件，所述待加工轴类零件的加工余量小于微进给补偿装置行 程； 步骤9,根据Ic1，拟合样条函数，建立直线度偏差修正连续函数； 步骤10,控制微进给补偿装置在X方向进行预伸出，预伸出量为a;将加工刀具安装在 微进给补偿装置伸出端，将待加工轴类零件安装在加工位置，读取数控车床导轨实时位置， 在测量间隔点和附加间隔点，根据步骤9建立的直线度偏差修正连续函数计算微进给补偿 装置在当前位置的第二伸出量Sm]，第二伸出量Sm]=预伸出量a-当前位置直线度偏差 修正值k,，并驱动微进给补偿装置在X方向进行伸缩运动，使微进给补偿装置的伸出量为第 二伸出量，在此条件下，在微进给补偿装置的伸出端检测轴类零件一条水平母线上各测量 间隔点的零件直线度偏差1 1; 步骤11，检测一个测量间隔点处轴类零件的截面直径，得到该测量间隔点处直径单边 余量a; 步骤12,将各测量间隔点直线度偏差修正值Ic1和零件直线度偏差1 1进行累加，得到在 各测量间隔点直线度偏差修正终值Cl，C1=(kfb) + (I1I)，其中b和e分别为步骤11中所 述的测量间隔点处的直线度偏差修正值和轴类零件直线度偏差； 步骤13,根据C1，拟合样条函数，计算直线度偏差修正终值连续函数； 步骤14,控制微进给补偿装置在X方向进行预伸出，伸出量等于步骤11测得的单边余 量a，读取数控车床导轨实时位置，在测量间隔点和附加间隔点位置，根据直线度偏差修正 终值连续函数计算微进给补偿装置在当前位置的第三伸出量SU]，第三伸出量Su]=a-当 前位置直线度偏差修正终值c,，驱动微进给补偿装置在X方向进行伸缩运动，使微进给补偿 装置的伸出量为第三伸出量，控制数控车床沿导轨单向移动，利用微进给补偿装置上的加 工刀具对待加工轴类零件进行加工。2. 根据权利要求1所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法，其特 征在于：所述步骤2或步骤9或步骤13中的样条函数为三次样条函数。3. 根据权利要求1所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法，其特 征在于：所述步骤1中的导轨直线度和各测量间隔点直线度偏差值采用最小二乘法拟合原 始偏差数据获得。4. 根据权利要求3所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法，其特 征在于：所述步骤5中的各测量间隔点补偿后直线度偏差值采用最小二乘法拟合补偿后原 始偏差数据获得。5. 根据权利要求1至4之一所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方 法，其特征在于：所述步骤6中的误差阈值不小于0.9。6. 根据权利要求1至4之一所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方 法，其特征在于：所述微进给补偿装置为压电陶瓷驱动的柔性铰链导向机构，伸出端可安装 刀具。7. 根据权利要求1至4之一所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方 法，其特征在于：所述步骤1中，用双频激光干涉仪检测每次各测量间隔点在X方向的原始 偏差数据。8. 根据权利要求7所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法，其特 征在于：所述步骤5中，用双频激光干涉仪检测每次各测量间隔点在X方向的补偿后原始偏 差数据。9. 根据权利要求1至4之一所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方 法，其特征在于：所述步骤10中，利用电感测微仪或者激光位移传感器检测轴类零件一条 水平母线上各测量间隔点的零件直线度偏差込。10. 根据权利要求1至4之一所述的一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工 方法，其特征在于：所述步骤11中利用气动量仪检测一个测量间隔点处轴类零件的截面直 径。
【专利摘要】一种基于多次检测和补偿的高精度轴类零件加工方法，针对数控车床，利用微进给补偿装置作为附加硬件，对导轨直线度偏差、零件直线度偏差和零件尺寸偏差进行补偿。建立三次样条函数，利用插值法对导轨直线度偏差进行两次补偿，将补偿后的导轨作为基准，检测零件的直线度，并利用微进给补偿装置对零件直线度偏差和尺寸偏差进行补偿加工，从而实现高尺寸精度和直线度轴类零件的加工。本发明使机床的实际加工精度高于其本身的最大加工精度，从而满足零件加工精度的要求。补偿后导轨的直线度和定位精度可以达到亚微米级精度。
【IPC分类】B23Q15/12, B23Q15/013
【公开号】CN105171521
【申请号】
【发明人】韩建超, 李茂伟, 樊晓霞, 张玉良, 王磊, 李娜, 杨三强, 路勇, 陆国栋, 周明
【申请人】北京卫星制造厂
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月13日