基于在機測量的增壓器葉輪葉片加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種增壓器葉輪葉片加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 葉輪作為增壓器的關(guān)鍵部件，其制造水平直接影響增壓器的工作性能。目前葉輪 葉片的形狀多為復(fù)雜自由曲面，扭曲嚴(yán)重，厚度較薄，有些葉片邊緣處厚度甚至小于1mm，在 數(shù)控加工過程中，受切削力、切削熱、殘余應(yīng)力等多種因素影響，極易發(fā)生加工變形，從而達(dá) 不到葉片尺寸精度要求。
[0003] 有些厚度較薄的小型葉輪在葉片粗加工后，加工變形過大，造成葉片精加工欠切。 在這種情況下，需要在葉片粗加工后將葉輪從加工機床上拆卸下來進行調(diào)質(zhì)熱處理，再返 回加工機床進行葉片半精加工和精加工。這種葉輪加工工藝增加了熱處理工序，延長了生 產(chǎn)時間，也增加了生產(chǎn)成本。
[0004] 目前對增壓器葉輪葉片的自動測量一般是采用三坐標(biāo)測量機的離線測量方法，通 過高精度三坐標(biāo)測量機對葉片輪廓度和厚度、葉尖和內(nèi)流道輪廓度、前緣輪廓度等進行離 線終檢檢測。這種離線測量方法如需要對所測的加工變形進行補償控制，則要將葉輪返回 機床進行修復(fù)再加工，但此時加工基準(zhǔn)將很難再準(zhǔn)確定位，從而無法對加工變形進行準(zhǔn)確 修復(fù)再加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于在機測量的增壓器葉輪葉片加工 方法，其能夠在葉片粗加工后，無需拆卸葉輪，直接在加工機床上精確測量葉片加工變形 量，由此得到加工變形規(guī)律，然后進行反向補償精加工，從而免去了熱處理工序，同時也解 決了離線測量拆卸修復(fù)再定位的難題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] 一種基于在機測量的增壓器葉輪葉片加工方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟a、對觸發(fā)式測頭進行標(biāo)定，得到觸發(fā)式測頭的探針的有效半徑R，將R值存儲 在數(shù)控系統(tǒng)中用于探針針頭半徑補償；
[0009] 步驟b、依據(jù)葉片的三維理論模型，設(shè)置m個測量工位坐標(biāo)系，并規(guī)劃測量路徑， m ^ 2 ;
[0010] 步驟c、根據(jù)所述的測量路徑產(chǎn)生測量程序，在數(shù)控系統(tǒng)中安裝測量程序；
[0011] 步驟d、對葉片先進行粗加工，在葉片粗加工后，將數(shù)控機床主軸上的加工刀具卸 下，再把觸發(fā)式測頭安裝在數(shù)控機床主軸上；
[0012] 步驟e、控制數(shù)控系統(tǒng)運行測量程序，驅(qū)動觸發(fā)式測頭按照測量程序規(guī)定的路徑運 動，將測點坐標(biāo)值存儲在數(shù)控系統(tǒng)中；
[0013] 步驟f、將葉片測點坐標(biāo)值傳輸給計算機；計算機對測點坐標(biāo)值進行多工位數(shù)據(jù) 對齊，將對齊后的測點坐標(biāo)值與葉片三維理論模型進行比較計算，得到葉片加工變形量和 變形規(guī)律；
[0014] 步驟g、依據(jù)葉片加工變形量和變形規(guī)律，計算葉片精加工反向補償余量，然后按 照反向補償余量進行葉片精加工。
[0015] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0016] 1、形成"粗加工一在機測量一補償精加工"補償加工工藝流程，在加工機床上直接 對葉片進行精確測量，無需拆卸再定位葉輪，提高葉輪一次裝夾加工合格率和加工效率，解 決了離線測量拆卸修復(fù)再定位難題；
[0017] 2、通過對加工變形進行補償加工，無需熱處理工序，縮短了葉輪生產(chǎn)時間，也節(jié)約 了生產(chǎn)成本；
[0018] 3、依據(jù)加工變形量和變形規(guī)律進行反向補償精加工，有利于提高葉片加工精度， 滿足葉片面輪廓度公差要求。
【附圖說明】
[0019] 圖1示出了用于實現(xiàn)本發(fā)明在機測量的硬件系統(tǒng)的示意圖。
[0020] 圖2為標(biāo)準(zhǔn)球上的25個測點的布置示意圖。
[0021] 圖3為步長細(xì)分算法的流程圖。
[0022] 圖4為增壓器葉輪葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進一步說明。
[0024] 圖1示出了用于實現(xiàn)本發(fā)明在機測量的硬件系統(tǒng)，包括數(shù)控機床1、數(shù)控系統(tǒng)2、觸 發(fā)式測頭以及計算機6。觸發(fā)式測頭包括測頭本體3、探針4和接收器5。測頭本體3的一 端與探針4相連接，另一端安裝在數(shù)控機床主軸11上。在對葉輪9的葉片進行測量時，測 頭本體通過探針4與葉片上的測點相接觸獲得測點坐標(biāo)值，并將測得的測點坐標(biāo)值通過無 線電傳輸給接收器5 ;接收器5與數(shù)控系統(tǒng)2相連接，并將接收到的測點坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換傳送給 數(shù)控系統(tǒng)2。計算機6用于生成測量程序，并通過RS232通信接口傳輸給數(shù)控系統(tǒng)2,由數(shù) 控系統(tǒng)2驅(qū)動測頭本體3及探針4運動。計算機6還對數(shù)控系統(tǒng)2傳送的測點坐標(biāo)數(shù)據(jù)進 行分析處理，輸出測量結(jié)果。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明一實施例的一種基于在機測量的增壓器葉輪葉片加工方法，其特征在 于，包括以下步驟：
[0026] 步驟a、對觸發(fā)式測頭進行標(biāo)定，得到觸發(fā)式測頭的探針的有效半徑R，將R值存儲 在數(shù)控系統(tǒng)中用于探針針頭半徑補償；
[0027] 步驟b、依據(jù)葉片的三維理論模型，設(shè)置m個測量工位坐標(biāo)系，并規(guī)劃測量路徑， m多2 ;上述的測量路徑包括測點位置、接近距離、搜索距離、退出距離、安全距離和路徑走 向；
[0028] 步驟c、根據(jù)所述的測量路徑產(chǎn)生測量程序，在數(shù)控系統(tǒng)中安裝所述的測量程序；
[0029] 步驟d、對葉片先進行粗加工，在葉片粗加工后，將數(shù)控機床主軸上的加工刀具卸 下，再把觸發(fā)式測頭安裝在數(shù)控機床主軸上；其中，選用的觸發(fā)式測頭測量精度高于葉片尺 寸精度；
[0030] 步驟e、控制數(shù)控系統(tǒng)運行測量程序，驅(qū)動觸發(fā)式測頭按照測量程序規(guī)定的路徑運 動，將測點坐標(biāo)值存儲在數(shù)控系統(tǒng)中；
[0031] 步驟f、將葉片測點坐標(biāo)值傳輸給計算機；計算機對測點坐標(biāo)值進行多工位數(shù)據(jù) 對齊，將對齊后的測點坐標(biāo)值與葉片三維理論模型進行比較計算，得到葉片加工變形量和 變形規(guī)律；
[0032] 步驟g、依據(jù)葉片加工變形量和變形規(guī)律，計算葉片精加工反向補償余量，然后按 照反向補償余量進行葉片精加工。
[0033] 上述步驟a中，觸發(fā)式測頭標(biāo)定采用標(biāo)準(zhǔn)球25點標(biāo)定法，以提高標(biāo)定精度，上述標(biāo) 準(zhǔn)球25點標(biāo)定法具體如下：
[0034] 步驟a-Ι、觸發(fā)式測頭的探針依次碰撞標(biāo)準(zhǔn)球上25個測點，得到25個測點的坐標(biāo) 值；
[0035] 步驟a-2、運用最小二乘法對25個測點的坐標(biāo)值進行擬合計算，得到過25個探針 的球心的最小二乘擬合球的半徑r ;
[0036] 步驟a-3、計算探針的有效半徑R，R = r-D/2,其中，D為標(biāo)準(zhǔn)球的直徑。
[0037] 標(biāo)準(zhǔn)球上的25個測點的設(shè)置方式如圖2所示。取標(biāo)準(zhǔn)球球面上的任意一點作為 頂點T，在頂點T下方22.