一種提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法
【專利摘要】一種提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法，直接應用于立式五軸鏜銑加工中心使用彎頭進行精密孔加工工藝，所述提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法步驟如下：①通過試驗分析五軸鏜銑加工中心使用彎頭鉆鏜孔精度偏差的性質，確定彎頭長度L1，彎頭寬度L2，主軸端面至旋轉中心的距離GAGE以及刀具長度TOOL_L；本發(fā)明所述鏜銑加工中心彎頭加工精度補償工方法專利技術能夠解決航空發(fā)動機機匣等構件端面及徑向孔加工偏置問題。通過坐標變換、誤差補償技術提高精密孔加工精度，提高加工質量，避免零件超差、報廢帶來的經(jīng)濟損失。
【專利說明】一種提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及適用于航空發(fā)動機環(huán)形機匣等類似結構零件加工領域，特別提供了一 種提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法。

【背景技術】
[0002] 隨著航空制造技術的發(fā)展，飛機發(fā)動機機匣等構件精度越來越高、結構越來越復 雜。復雜、高精度機匣件安裝邊以及內(nèi)外型腔徑向孔位置度要求達到00. 03mm之內(nèi)，并且 需要使用彎頭，刀具才能達到加工部位。因彎頭與機床主軸偏轉點存在安裝偏差，刀具偏轉 時將產(chǎn)生位置誤差，影響精密孔的加工精度，無法滿足航空發(fā)動機機匣等構件精密孔加工 的要求。
[0003] 人們迫切希望獲得一種技術效果優(yōu)良的提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種技術效果優(yōu)良的提高使用彎頭加工空間孔位置精度的 方法，直接應用于立式五軸鏜銑加工中心使用彎頭進行精密孔加工工藝，通過數(shù)學公式，進 行坐標變換，補償因彎頭偏差造成的精密孔加工位置誤差，達到提高加工精度的目的，
[0005] 所述提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法，步驟如下：
[0006] ①通過試驗分析五軸鏜銑加工中心使用彎頭鉆鏜孔精度偏差的性質，確定彎頭長 度L1，彎頭寬度L2,主軸端面至旋轉中心的距離GAGE以及刀具長度T00L_L，將L1、L2、GAGE 和T00L_L值輸入到機床刀具及參數(shù)表中；
[0007] ②根據(jù)五軸鏜銑加工中心彎頭鉆鏜孔偏差分析結果，檢測機床主軸與直線軸、旋 轉軸及彎頭的安裝偏差值；通過在機床上打表的方法確定旋轉中心X向偏差Λ X，旋轉中心 Y向偏差Λ Υ，旋轉中心Z向偏差Λ Z，B軸旋轉角度Λ B，C軸旋轉角度AC;
[0008] ③按機床檢測數(shù)據(jù)，建立五軸鏜銑加工中心仿真模型；
[0009] ④建立機床加工坐標系變換數(shù)學公式：
[0010] 通過彎頭運動分析，彎頭繞B軸旋轉中心運動產(chǎn)生的位置偏差在X向、Z向，彎頭 繞C軸旋轉中心運動產(chǎn)生的位置偏差在X向、Y向，X向的偏差值是B軸和C軸偏差值的疊 力口，要保證B軸和C軸旋轉后的坐標值仍然正確，需要進行補償，B軸和C軸旋轉后X向、Y 向、Z向的補償公式如下：
[0011] X坐標值補償公式：
[0012] X 補償值=2* Λ X-SQRT ( Λ X* Λ X+ Λ Υ* Λ Y) *C0S (ATAN ( Λ Y/ Λ X) - Λ C)-
[0013] SQRT( Δ X* Δ X+ Δ Ζ* Δ Ζ)*C0S(ΑΤΑΝ( Δ Z/ Δ X)- Δ Β)
[0014] Y坐標值補償公式：
[0015] Y 補償值=Λ Y-SQRT( Λ X* Λ X+ Λ Υ* Λ Y)*SIN(ATAN( Λ Y/ Λ X)- Λ C)
[0016] Z坐標值補償公式：
[0017] Z 補償值=Λ Z-SQRT ( Λ X* Λ X+ Λ Ζ* Λ Z) *SIN (ATAN ( Λ Z/ Λ X) - Λ B)
[0018] ⑤進行仿真驗證及現(xiàn)場加工測試；
[0019] ⑥設置后置處理格式。
[0020] 所述提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法，選擇機匣試驗件，編制彎頭加工 數(shù)控程序，進行試驗件的數(shù)控加工。完成試驗件加工后，送三坐標測量機進行孔位置的的檢 測，分析孔位置偏差值及方向。進行鏜銑加工中心機床精度檢測，通過打表方法，檢查出機 床主軸與直線軸、旋轉軸及彎頭的安裝偏差值及偏差方向。根據(jù)機床精度打表檢查結果數(shù) 據(jù)，建立機床仿真模型，使仿真加工環(huán)境配置與實際機床狀態(tài)一致。
[0021] 編制彎頭鉆孔試驗程序，在機床仿真加工系統(tǒng)中進行仿真加工驗證，分析精密孔 加工系統(tǒng)偏差產(chǎn)生原因，根據(jù)孔加工誤差產(chǎn)生原因，建立數(shù)學模型，推導出坐標補償公式。 根據(jù)誤差補償公式，設置后置處理格式，編制數(shù)控加工程序，進行現(xiàn)場加工試驗，按照調(diào)整 補償精度，確定合理的誤差補償公式。
[0022] 本發(fā)明所述鏜銑加工中心彎頭加工精度補償工方法專利技術能夠解決航空發(fā)動 機機匣等構件端面及徑向孔加工偏置問題。通過坐標變換、誤差補償技術提高精密孔加工 精度，提高加工質量，避免零件超差、報廢帶來的經(jīng)濟損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：
[0024] 圖1為彎頭加工立體示意圖；
[0025] 圖2為彎頭加工示意圖；
[0026] 圖3為彎頭安裝偏心示意圖；
[0027] 圖4為圖3中A彎頭安裝偏心示意圖。

【具體實施方式】
[0028] 實施例1
[0029] 所述提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法，步驟如下：
[0030] ①通過試驗分析五軸鏜銑加工中心使用彎頭鉆鏜孔精度偏差的性質，確定彎頭長 度L1，彎頭寬度L2,主軸端面至旋轉中心的距離GAGE以及刀具長度T00L_L，將L1、L2、GAGE 和T00L_L值輸入到機床刀具及參數(shù)表中；
[0031] ②根據(jù)五軸鏜銑加工中心彎頭鉆鏜孔偏差分析結果，檢測機床主軸與直線軸、旋 轉軸及彎頭的安裝偏差值；通過在機床上打表的方法確定旋轉中心X向偏差Λ X，旋轉中心 Y向偏差Λ Υ，旋轉中心Z向偏差Λ Z，B軸旋轉角度Λ B，C軸旋轉角度AC;
[0032] ③按機床檢測數(shù)據(jù)，建立五軸鏜銑加工中心仿真模型；
[0033] ④建立機床加工坐標系變換數(shù)學公式：
[0034] 通過彎頭運動分析，彎頭繞B軸旋轉中心運動產(chǎn)生的位置偏差在X向、Z向，彎頭 繞C軸旋轉中心運動產(chǎn)生的位置偏差在X向、Y向，X向的偏差值是B軸和C軸偏差值的疊 力口，要保證B軸和C軸旋轉后的坐標值仍然正確，需要進行補償，B軸和C軸旋轉后X向、Y 向、Z向的補償公式如下：
[0035] X坐標值補償公式：
[0036] X 補償值=2* Λ X-SQRT ( Λ X* Λ X+ Λ Υ* Λ Y) *C0S (ATAN ( Λ Y/ Λ X) - Λ C)-
[0037] SQRT( Δ X* Δ X+ Δ Ζ* Δ Ζ)*C0S(ΑΤΑΝ( Δ Z/ Δ X)- Δ Β)
[0038] Y坐標值補償公式：
[0039] Y 補償值=Λ Y-SQRT( Λ X* Λ X+ Λ Υ* Λ Y)*SIN(ATAN( Λ Y/ Λ X)- Λ C)
[0040] Z坐標值補償公式：
[0041] Z 補償值=Λ Z-SQRT ( Λ X* Λ X+ Λ Ζ* Λ Ζ) *SIN (ATAN ( Λ Z/ Λ X) - Λ Β)
[0042] ⑤進行仿真驗證及現(xiàn)場加工測試；
[0043] ⑥設置后置處理格式。
[0044] 所述提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法，選擇機匣試驗件，編制彎頭加工 數(shù)控程序，進行試驗件的數(shù)控加工。完成試驗件加工后，送三坐標測量機進行孔位置的的檢 測，分析孔位置偏差值及方向。進行鏜銑加工中心機床精度檢測，通過打表方法，檢查出機 床主軸與直線軸、旋轉軸及彎頭的安裝偏差值及偏差方向。根據(jù)機床精度打表檢查結果數(shù) 據(jù)，建立機床仿真模型，使仿真加工環(huán)境配置與實際機床狀態(tài)一致。
[0045] 編制彎頭鉆孔試驗程序，在機床仿真加工系統(tǒng)中進行仿真加工驗證，分析精密孔 加工系統(tǒng)偏差產(chǎn)生原因，根據(jù)孔加工誤差產(chǎn)生原因，建立數(shù)學模型，推導出坐標補償公式。 根據(jù)誤差補償公式，設置后置處理格式，編制數(shù)控加工程序，進行現(xiàn)場加工試驗，按照調(diào)整 補償精度，確定合理的誤差補償公式。
[0046] 本實施例所述鏜銑加工中心彎頭加工精度補償工方法專利技術能夠解決航空發(fā) 動機機匣等構件端面及徑向孔加工偏置問題。通過坐標變換、誤差補償技術提高精密孔加 工精度，提高加工質量，避免零件超差、報廢帶來的經(jīng)濟損失。
[0047] 實施例2
[0048] 所述機匣為環(huán)形機匣，最大外廓直徑為2m，采用五軸數(shù)控機床加工該零件端面 24處均布孔，孔位置度要求為0〇. ，由于五軸數(shù)控機床行程所限，采用直角彎頭加工端 面24處均布孔，但是由于彎頭的安裝偏差較大，彎頭旋轉90°產(chǎn)生的位置誤差影響加工 精度，無法滿足加工要求，通過機床打表檢測，該五坐標加工中心彎頭安裝誤差為Λ X = 0. 18mm，Λ Y = 0. 2mm 1，Λ Z = 0. 1mm，采用誤差補償公示計算得出加工孔位置坐標的補償 值分別為X = 〇. 08, Y = 0. 03, Z = 0. 28,仿真驗證后通過后置處理或手動添加到數(shù)控程序 實現(xiàn)誤差補償。
【權利要求】
1. 一種提高使用彎頭加工空間孔位置精度的方法，其特征在于：所述提高使用彎頭加 工空間孔位置精度的方法步驟如下： ① 通過試驗分析五軸錯就加工中也使用彎頭鉆錯孔精度偏差的性質，確定彎頭長度 L1，彎頭寬度L2,主軸端面至旋轉中也的距離GAGE W及刀具長度TOOL_U將L1、L2、GAGE和 TOOL_L值輸入到機床刀具及參數(shù)表中； ② 根據(jù)五軸錯就加工中也彎頭鉆錯孔偏差分析結果，檢測機床主軸與直線軸、旋轉軸 及彎頭的安裝偏差值；通過在機床上打表的方法確定旋轉中也X向偏差A X，旋轉中也Y向 偏差A Y，旋轉中也Z向偏差A Z，B軸旋轉角度A B，C軸旋轉角度A C ; ③ 按機床檢測數(shù)據(jù)，建立五軸錯就加工中也仿真模型； ④ 建立機床加工坐標系變換數(shù)學公式： 通過彎頭運動分析，彎頭繞B軸旋轉中也運動產(chǎn)生的位置偏差在X向、Z向，彎頭繞C軸 旋轉中也運動產(chǎn)生的位置偏差在X向、Y向，X向的偏差值是B軸和C軸偏差值的疊加，要保 證B軸和C軸旋轉后的坐標值仍然正確，需要進行補償，B軸和C軸旋轉后X向、Y向、Z向 的補償公式如下： X坐標值補償公式： X 補償值=2* A X-SQRT ( A 料 A X+ A Y* A Y) *COS (ATAN ( A Y/ A 幻-A C)- SQRT( A 料 A X+ A Z* A 幻*COS(ATAN( A Z/ A 幻-A B) Y坐標值補償公式： Y 補償值=A Y-SQRT ( A X* A X+ A Y* A Y)巧IN (ATAN ( A Y/ A 幻-A C) Z坐標值補償公式： Z補償值 = AZ-SQRT(AX*AX+AZ*A幻巧IN(ATAN(AZ/A幻-AB) ⑥進行仿真驗證及現(xiàn)場加工測試； ⑧設置后置處理格式。
【文檔編號】G05B19/404GK104460517SQ201410571086
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權日:2014年10月22日
【發(fā)明者】趙明, 石豎鯤, 唐秀梅, 劉德生, 王欣 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司