一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法
阅读说明：本技术 一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法 (Automatic correction method for different-core machining hole systems of parts and rotary table ) 是由 韩健 张锋 吴海涛 王荣 何昊 高沙沙 张栋 闫玉民 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法,涉及机械加工领域。包括以下步骤：校正机床回转中心,建立测量坐标系；使用机内测头对零件基准圆进行多点测量并提取多点位置坐标；根据提取的多点位置坐标,拟合零件基准圆圆心坐标,根据所得基准圆圆心坐标计算相对于机床回转中心坐标的位置偏移量和初始旋转角度；建立零件加工坐标系；对孔系中不同角度的孔的位置进行修正；修正后完成孔系加工。所述方法适用于零件基准圆中心与机床转盘回转中心位置不重合的工况中,能够解决盘环类零件加工孔系时须将零件固定于机床转盘回转中心的问题。(The invention discloses an automatic correction method for different-core-quantity machining hole systems of parts and a rotary table, and relates to the field of machining. The method comprises the following steps: correcting the rotation center of the machine tool and establishing a measurement coordinate system; carrying out multi-point measurement on the part reference circle by using a built-in measuring head and extracting multi-point position coordinates; fitting the center coordinates of a reference circle of the part according to the extracted multi-point position coordinates, and calculating the position offset and the initial rotation angle relative to the rotation center coordinates of the machine tool according to the obtained center coordinates of the reference circle; establishing a part processing coordinate system; correcting the positions of holes with different angles in the hole series; and finishing hole machining after correction. The method is suitable for the working condition that the reference circle center of the part is not coincident with the rotation center of the machine tool turntable, and can solve the problem that the part needs to be fixed at the rotation center of the machine tool turntable when the hole system is processed by the disc ring type part.)
技术领域
本发明涉及机械加工领域，涉及一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法。
背景技术
航空发动机盘类、轴颈类零件上设计有较多的具有连接、冷却、检测等作用的孔系，多采用加工中心进行加工。一般情况下，为了保证孔系的几何尺寸和形位公差要求，加工前必须严格控制孔系基准坐标系的准确性。孔系在加工前，通常使用百分表(千分表)找正零件上的基准圆来确定工件坐标系。对于斜孔和径向孔，还需要保证零件基准圆和机床转盘回转中心同心，从而消除使用机床转台加工孔系时由于零件、转台不同心引入的加工误差。现阶段，孔系加工过程中普遍靠机床精度进行保证，加工过程受工人技能水平、零件状态、测量精度等因素的影响，孔系加工的一致性和稳定性不足。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法，所述方法适用于零件基准圆中心与机床转盘回转中心位置不重合的工况中，能够解决盘环类零件加工孔系时须将零件固定于机床转盘回转中心的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法，包括以下步骤：
校正机床回转中心，建立测量坐标系；使用机内测头对零件基准圆进行多点测量并提取多点位置坐标；根据提取的多点位置坐标，拟合零件基准圆圆心坐标，根据所得基准圆圆心坐标计算相对于机床回转中心坐标的位置偏移量和初始旋转角度；建立零件加工坐标系；对孔系中不同角度的孔的位置进行修正；修正后完成孔系加工。
优选地，还包括：分度转台至任意角度，对零件基准圆圆心坐标进行检测，判断拟合的基准圆圆心坐标和位置偏移量是否准确。
优选地，据提取的多点位置坐标，拟合零件基准圆圆心坐标，根据所得基准圆圆心坐标计算相对于机床回转中心坐标的位置偏移量和初始旋转角度，其公式如下：
α0＝tan-1[(Y-Yo)/(X–Xo)]；
式中，基准圆圆心坐标为(X，Y)，机床回转中心坐标为(Xo，Yo)，基准圆圆心坐标相对于机床回转中心坐标的位置偏移量为ΔL，基准圆圆心坐标相对于机床回转中心坐标的初始旋转角度为α0。
优选地，根据所得位置偏移量和初始旋转角度，对孔系中不同角度的孔的位置进行修正。
进一步优选地，其修正算法如下：
Xi实＝Xi+ΔXi；
Yi实＝Yi+ΔYi；
ΔXi＝ΔLcos(α0+(n-1)α)；
ΔYi＝ΔLsin(α0+(n-1)α)；
其中：Xi实、Yi实为当前工件坐标系下孔加工的实际位置；Xi、Yi为孔加工的理论位置，n为加工至第几孔，α为均布孔分度角度，ΔL为基准圆圆心坐标相对于机床回转中心坐标的位置偏移量，α0为基准圆圆心坐标相对于机床回转中心坐标的初始旋转角度。
优选地，修正后完成孔系加工的具体操作步骤包括：
a)加工首孔，使用机内测头对首孔进行检测；
b)检测合格后继续加工第二孔，使用机内测头对第二孔进行检测；
c)检测合格后继续加工孔，直到孔系加工完成。
进一步优选地，使用机内测头对首孔的孔节圆、高度、角度位置进行检测。
进一步优选地，使用机内测头对第二孔的角度、孔径、孔分度角度进行检测。
优选地，适用于斜孔或径向孔。
优选地，待加工零件的材料为高温合金或钛合金。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法，是一种应用于自动修正零件与机床转台不同心的位置偏移量加工孔系的方法，可以用于回转类零件的轴向、径向、斜孔等孔系的加工，实现零件工件坐标系相对机床坐标系偏移量的自动修正和补偿，并且大幅度简化径向孔和斜孔加工操作步骤。可在带机内测头的加工中心中推广应用，降低孔系加工对于操作工技能水平要求，提高加工过程的自动化水平。该方法的使用可以实现孔系加工时的实时测量与反馈，减少开关门次数，降低劳动强度，节约生产成本。对于大批量生产零件可以提高加工效率，具有很强的适应性及现场推广价值。
附图说明
图1为本发明的孔位置度补偿方法示意图；其中，(a)为通过机内测头采集数据拟合零件回转中心坐标(X，Y)，(b)为为根据零件回转中心坐标(X，Y)与机床回转中心坐标(X0，Y0)计算偏移量ΔL与初始偏转角α0，(c)为计算孔加工实际位置的坐标(Xi实，Yi实)，(d)为构建修正算法后转盘分度任意角度a对该算法的位置坐标补偿量进行验证，验证加工位置的正确后进行后续加工。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为解决盘环类零件加工孔系时须将零件固定于机床转盘回转中心的问题，本发明提出了一种零件基准圆中心与机床转盘回转中心位置不重合时，使用机内测头对当前零件基准圆坐标进行识别采集，并根据采集数据用算法程序自动修正零件放置位置偏移量进而对孔系进行加工，是一种零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法。结合图1可知，具体实施步骤为：
(1)校正机床回转中心，建立测量坐标系；
(2)编制数控程序使用机内测头对零件基准圆进行多点测量并提取位置坐标(Xi，Yi)；
(3)根据提取的多点位置坐标拟合零件基准圆圆心坐标(X，Y)并计算相对于机床回转中心坐标(Xo，Yo)的位置偏移量ΔL和初始旋转角度α0。
α0＝tan-1[(Y-Yo)/(X–Xo)]
(4)分度转台至任意角度，对零件基准圆圆心坐标进行检测，判断拟合的基准圆圆心坐标和位置偏移量是否准确；
(5)建立零件加工坐标系；
(6)编制参数化位置补偿程序对孔系中不同角度的孔的位置进行修正，修正算法如下：
Xi实＝Xi+ΔXi
Yi实＝Yi+ΔYi
ΔXi＝ΔLcos(α0+(n-1)α)
ΔYi＝ΔLsin(α0+(n-1)α)
其中：Xi实、Yi实为当前工件坐标系下孔加工的实际位置；Xi、Yi为孔加工的理论位置，n为加工至第几孔，α为均布孔分度角度。
(7)加工首孔，加工完成后使用机内测头对首孔进行检测，检查孔节圆、高度、角度位置是否正确；检测合格后继续加工第2孔，加工完成后使用机内测头对第2孔进行检测，检查第2孔的角度、孔径、孔分度角度是否正确；
(8)继续加工孔直到孔系加工完成。
具体地，在本发明的具体实施例中，所述零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法能够在斜孔或径向孔、以及短轴的斜孔或径向孔上实现。
具体地，在本发明的具体实施例中，所述零件与转台不同心量加工孔系的自动修正方法适用的待加工零件的材料为高温合金或钛合金。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述：
本实施例包括加工基准圆拟合程序、位移偏差量修正算法程序、修正算法测量验证程序、加工程序以及检测程序等部分组成。程序可实现加工坐标的自动建立、零件放置偏移量的自动修正、加工过程的实时监控以及加工完成后孔系尺寸的自动采集与反馈。其特点在于可以使用机内测头自动识别零件放置位置并修正，节约操作时间，降低加工风险，可用于不同规格、不同部位孔径的加工和测量。
例如使用五轴加工中心DMU1000P对零件上垂直于37°锥面上的36-Φ14+0.05孔系进行加工。首先使用机内测头校正机床回转中心坐标值并建立测量坐标系；对零件的基准圆进行多6点或8点测量，拟合出零件基准圆圆心坐标。将机床转台回复至初始位置并计算零件的偏心距。然后根据偏心距、孔系的节圆以及分度角度等数据拟合出36孔每孔位置坐标的修正参数值。机床转盘旋转任意角度，提取角度数值后C盘偏移量置“0”，使用测头检测基准圆并判断当前的位置补偿量是否正确。判断正确后建立工件坐标系，对孔系中的首孔进行粗钻加工；待首孔粗钻结束后，使用测头对首孔加工的角度和孔径进行测量，测量合格后继续加工第二孔，第二孔加工完成后继续对孔加工的角度、孔径及分度角度进行测量；测量无问题则继续完成后续孔加工，从而保证孔加工位置的正确性。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
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