專利名稱：大型回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于回轉(zhuǎn)體領(lǐng)域加工領(lǐng)域，具體涉及一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及切削加工過程誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
在大型回轉(zhuǎn)體零件的加工中，由于回轉(zhuǎn)體的直徑一般都超過兩米，零件尺寸和重量較大，通常采用托輥支撐機(jī)構(gòu)來支撐起回轉(zhuǎn)體零件，依靠托輥與回轉(zhuǎn)體之間的摩擦力，托輥帶動(dòng)回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)銑刀沿徑向進(jìn)給實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)體零件的加工。但是，回轉(zhuǎn)體零件和托輥外部輪廓誤差會(huì)引起回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)，從而造成加工誤差。因此，加工大型回轉(zhuǎn)體零件時(shí)，必須測量回轉(zhuǎn)體零件和托輥外部輪廓誤差，對(duì)回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償?，F(xiàn)有的回轉(zhuǎn)體加工的在線測量與誤差補(bǔ)償方法一般是在車床主軸上安裝一個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)球，測量該球的跳動(dòng)作為主軸的跳動(dòng)，而測量值中實(shí)際包含了球的形狀誤差，因此應(yīng)從測量值中將球的形狀誤差部分分離出去，計(jì)算得到主軸跳動(dòng)的真實(shí)值，刀具按照主軸的跳動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而保證刀具與回轉(zhuǎn)體的相對(duì)位移，提高回轉(zhuǎn)體的加工精度。而在大型回轉(zhuǎn)體零件的加工中，由于回轉(zhuǎn)體采用托輥結(jié)構(gòu)支撐，銑刀加工，回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)并沒有相似的主軸結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差不宜測量，因此這種方法無法測得主軸的跳動(dòng)，不能對(duì)大型回轉(zhuǎn)體零件的加工進(jìn)行在線檢測與誤差補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，該方法能精確測量大型回轉(zhuǎn)體零件的表面輪廓誤差，并計(jì)算得到加工過程中回轉(zhuǎn)體零件回轉(zhuǎn)中心跳動(dòng)，從而對(duì)回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，提高大型回轉(zhuǎn)體零件的加工精度。為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明的一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，用于對(duì)利用托輥支撐的回轉(zhuǎn)體零件的表面輪廓誤差進(jìn)行測量并在加工中實(shí)時(shí)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)精確加工，其中所述支撐回轉(zhuǎn)體的托輥沿軸線對(duì)稱設(shè)置在回轉(zhuǎn)體兩側(cè)，并與回轉(zhuǎn)體輪廓表面相切接觸，該方法包括如下步驟步驟I):分別確定過每個(gè)托輥與回轉(zhuǎn)體輪廓表面切點(diǎn)的公切線，并進(jìn)而得到兩公切線相交所形成的夾角。步驟2):利用托輥帶動(dòng)回轉(zhuǎn)體零件旋轉(zhuǎn)一周，對(duì)回轉(zhuǎn)體零件輪廓表面均勻采樣，得到周向均勻分布的多個(gè)采樣點(diǎn)，測量各采樣點(diǎn)處的綜合誤差，并同時(shí)測量托輥上與各采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的托輥輪廓誤差，其中綜合誤差由回轉(zhuǎn)體零件輪廓誤差和托輥輪廓誤差組成。步驟3):根據(jù)所述回轉(zhuǎn)體輪廓綜合誤差和托輥輪廓誤差，計(jì)算得到各個(gè)采樣點(diǎn)處的回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差；步驟4):加工時(shí)，利用位移傳感器對(duì)托輥半徑誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，由托輥輪廓誤差的實(shí)時(shí)測量值及步驟3)所得的回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差值獲得各個(gè)采樣點(diǎn)的誤差補(bǔ)償值，即可實(shí)現(xiàn)加工中實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償。本發(fā)明的步驟I)中，優(yōu)選采用4個(gè)半徑相同的托輥形成前后2對(duì)支架，每對(duì)支架相對(duì)回轉(zhuǎn)體形成V形支撐。根據(jù)大型回轉(zhuǎn)體零件、托輥的半徑及回轉(zhuǎn)體徑向分布兩托輥軸
心間的距離計(jì)算托輥形成V形支架的夾角
權(quán)利要求
1.一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，用于對(duì)利用托輥支撐的回轉(zhuǎn)體零件的表面輪廓的誤差進(jìn)行測量并在加工中實(shí)時(shí)補(bǔ)償，其中，所述支撐回轉(zhuǎn)體的托輥沿回轉(zhuǎn)體中心軸線對(duì)稱設(shè)置在回轉(zhuǎn)體下方兩側(cè)，其外表面輪廓分別與回轉(zhuǎn)體輪廓相切接觸，其特征在于，該方法包括如下步驟 (1)分別確定過每個(gè)托輥與回轉(zhuǎn)體輪廓表面切點(diǎn)的公切線，并進(jìn)而得到兩切線相交所形成的夾角； (2)利用托輥帶動(dòng)回轉(zhuǎn)體零件旋轉(zhuǎn)一周，對(duì)回轉(zhuǎn)體零件輪廓表面均勻采樣，得到周向上均勻分布的多個(gè)采樣點(diǎn)，測得各采樣點(diǎn)處的綜合誤差，同時(shí)獲得各采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的兩托輥輪廓誤差，其中該綜合誤差由所述托輥輪廓誤差和回轉(zhuǎn)體輪廓誤差組成； (3)根據(jù)所得的綜合誤差和托輥輪廓誤差，計(jì)算得到各個(gè)采樣點(diǎn)處的回轉(zhuǎn)體零件的表面輪廓誤差； (4)加工時(shí)，利用位移傳感器對(duì)托輥輪廓誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，由所述托輥輪廓誤差的實(shí)時(shí)測量值及回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差值計(jì)算得到各個(gè)采樣點(diǎn)的誤差補(bǔ)償值，即可進(jìn)行加工中的實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟(3)中，根據(jù)下述公式計(jì)算得到回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差 V (i) =R (i) +p · [RQ+mJl)+R2 (i) ]+q · [R (i+m1+m2+2) +R3 (i)] 其中，i為采樣點(diǎn)序號(hào)，V(i)為第i個(gè)采樣點(diǎn)處的綜合誤差，R(i)為回轉(zhuǎn)體零件上第i個(gè)采樣點(diǎn)的輪廓誤差值，R2(i)表示其中一個(gè)托輥上對(duì)應(yīng)第i個(gè)采樣點(diǎn)的托輥表面切點(diǎn)處的輪廓誤差，R3(i)表示另一個(gè)托輥上對(duì)第i個(gè)采樣點(diǎn)的托輥表面切點(diǎn)處的輪廓誤差，且P = Cos ( - + β) /sina,q = cos (——β) /sin a,ml= — — — — I m^= — — — I a 為2^2 Tc2 TF兩切線相交所形成的夾角，β為測量點(diǎn)與回轉(zhuǎn)體工件的瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心的連線與兩切線夾角的平分線所形成的夾角，N為一周的采樣點(diǎn)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于，所以刀具加工補(bǔ)償值為λ (i)=-p· [RQ+n^+l)+R2 (i) ]-q · [R (i+m1+m2+2) +R3 (i)]
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述各采樣點(diǎn)處的綜合誤差通過垂直安裝于銑刀主軸上的傳感器測量得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述托輥輪廓誤差通過安裝在托輥回轉(zhuǎn)中心的傳感器實(shí)時(shí)檢測得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差測量及實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，包括(1)分別確定過每個(gè)托輥與回轉(zhuǎn)體輪廓表面切點(diǎn)的公切線，得到兩切線相交所形成的夾角；(2)對(duì)回轉(zhuǎn)體零件輪廓表面均勻采樣，得到周向上均勻分布的多個(gè)采樣點(diǎn)，測得各采樣點(diǎn)處的綜合誤差，獲得各采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的兩托輥輪廓誤差；(3)計(jì)算得到各個(gè)采樣點(diǎn)處的回轉(zhuǎn)體零件的表面輪廓誤差；(4)對(duì)托輥半徑誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，由托輥輪廓誤差的實(shí)時(shí)測量值及回轉(zhuǎn)體零件表面輪廓誤差值計(jì)算得到各個(gè)采樣點(diǎn)的誤差補(bǔ)償值，即可進(jìn)行實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償。本發(fā)明的方法可完成大型回轉(zhuǎn)體表面輪廓誤差測量與誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)挠?jì)算，具有測量方便、計(jì)算準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高回轉(zhuǎn)體工件的加工精度。
文檔編號(hào)G05B19/404GK102890475SQ201210355010
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者沈大為, 于嵐旭, 鄭金來, 邵新宇, 崔海斌, 喻道遠(yuǎn), 吳勝, 龔文明, 周伯華, 張三強(qiáng) 申請(qǐng)人:江蘇高精機(jī)電裝備有限公司