一种设备上角度自动测量方法与流程

1.本发明涉及自动测量领域，特别涉及一种设备上角度自动测量方法


背景技术：

2.数控机床上目前采用的在线测量技术主要是以三坐标测量为主，而航空发动机上大部分零件以环形件为主，向心角度特征较多，多为四轴和五轴加工的零件，需要对零件的角度数据进行测量。越来越多的零件生产应用现有的加工技术，控制机床回转角度和零件角度特征测量能力比较有限，传统加工技术必须通过手动测量的方法，从而保证零件的加工质量，加工效率低，人为影响因素大，人力成本高。随着国内外形势的不断变换，对航空发动机稳定性、可靠性、一致性，质量，效率，成本，都提出了更高的要求，因此迫切需要找到一种有效解决此类问题的方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决数控机床回转角度和零件角度测量对零件质量和自动化加工造成深远的影响，提高机床回转角度控制精度，保证零件的加工质量，有效提高加工自动化、标准化、智能化水平，提高加工效率，降低成本，降低加工风险，特提供了一种设备上角度自动测量方法。
4.本发明提供了一种设备上角度自动测量方法，其特征在于：所述的设备上角度自动测量方法，分析数控机床结构，零件加工工艺，针对角度测量特征要素，分析测量方式，确定移动轴，数据提取轴，从而确立特征测量方案；根据角度特征测量方案，建立特征测量模型，对特征进行分类，针对不同特征，编制模块化特征测量程序；针对不同的零件特征，只需要简单修改参数就可以实现不同特征测量程序的快速切换；采用数控加工中心的红外线或蓝牙测头最基础的信号编程方式，以便程序可以适应不同厂家的设备，对零件特征角度进行在线测量，测量数据自动传递到设定的机床参数中保存；为避免与其它系统参数冲突，该系统参数应为自定义参数；为统一标准，并满足后续自动化生产线布局需要，目前所有已推广设备均采用由本人名字的汉语拼音第一个字母连在一起作为开头，结合常用参数r形成自定义参数，方便记忆；根据特征测量程序，进行数据测量采集周期的全过程防错体系建立，确保测量循环准确无误并保证移动过程安全，在任何情况下都不会发生轨迹偏差和异常移动，确保零件安全；对测量有影响的操作动作做防错判断，对每一个测量数据进行防错判断，对位置数据做防错判断，设立自定义报警号，编写报警号说明书，以便通过报警号快速找到报警位置，查找报警原因，消除报警；如果是a轴或b轴机床零点角度测量出现报警，操作员通过查看确认报警数据，然后把数据汇报给设备维保人员，提出机床精度检测和维修请求，由维保人员进行精度检测和恢复，促进设备自主管理与保障制度的逐步完善；根据角度特征测量程序，设立测量数据输出接口，为未来三坐标测量与设备自动测量网络化数据交换预留接入参数，为航空发动机零件自动化、智能化制造，数字化生产线建设打下坚实基础。
5.分析数控机床结构，零件加工工艺，针对角度测量特征要素，分析测量方式，确定移动轴，数据提取轴，从而确立特征测量方案；
6.根据机床结构，五坐标加工中心有两种布局方式，一种是一摆头一摆台，一种是双摆台，双摆台的a、b轴精度校准可以用数控加工中心的红外线或蓝牙测头对工作台a轴工作台平面、b轴找正带进行测量校正，但对于一摆头一摆台的五坐标加工中心就比较特殊，这里摆头精度的测量是利用机内对刀激光对芯棒200mm长两点中心位置进行测量，测出偏差，利用三角函数计算出a轴的摆角偏差；对于零件角度特征的直接测量，根据零件结构将最常见的内孔、槽等内部角度特征，凸台、筋、管子等外部角度特征，以及平面、斜面等角度特征三种情况列为角度特征测量模块，摆台五轴加工中心a轴和b轴的测量其原理还是平面的测量校准，因此本专利共包含四个特征测量模块；
7.根据角度特征测量方案，建立特征测量模型，对特征进行分类，针对不同特征，编制模块化特征测量程序；针对不同的零件特征，只需要简单修改参数就可以实现不同特征测量程序的快速切换；采用数控加工中心的红外线或蓝牙测头最基础的信号编程方式，以便程序可以适应不同厂家的设备，对零件特征角度进行在线测量，测量数据自动传递到设定的机床参数中保存；为避免与其它系统参数冲突，该系统参数应为自定义参数；
8.a轴精度快速校准模块；在主轴安装可自动换刀300mm芯棒，利用机内对刀装置，用激光在spos＝0、spos＝180位置分别测出1、2两点中心和3、4两点中心，测量出两点中心偏差δy，利用公式θ＝arctan(δy/200)自动计算出a轴角度偏差，编制自动测量补偿程序，自动补偿到机床坐标系，实现a轴坐标系的快速校准；程序占用自定义参数lsr_r[100]、lsr_r[101]、lsr_r[102]、lsr_r[103]、lsr_r[104]、lsr_r[105]、lsr_r[106].自动补偿到$p_uifr[1,a,fi]当中；
[0009]
内孔、槽等内部角度特征测量；利用工件在线测量系统，测头移动路线为移动到孔、槽内，正向转b或a轴，当测头触发时停止，自动记录当前角度值，然后负向转b或a轴，当测头触发时停止，自动记录当前角度值，即为内孔、槽等中心角度；实现零件内孔、槽等内部角度的自动测量；凸台、筋、管子等外部角度特征测量；利用工件在线测量系统，测头移动路线为移动到凸台、筋、管子的负向一侧，正向转b或a轴，当测头触发时停止，自动记录当前角度值,抬起测头，移动路线为移动到凸台、筋、管子的正向一侧，然后负向转b或a轴，当测头触发时停止，自动记录当前角度值，即为凸台、筋、管子等中心角度；实现零件凸台、筋、管子等外部角度特征的自动测量；
[0010]
平面、斜面等角度特征测量；利用工件在线测量系统，选取平面或斜面上固定长度的两点作为测量点，利用公式θ＝arctan(δz/l)进行角度自动计算，转角补偿后再进行误差测量，当误差不大于0.005mm后测量结束，实现零件平面、斜面等角度特征的自动精准测量；根据特征测量程序，进行数据测量采集周期的全过程防错体系建立，确保测量循环准确无误并保证移动过程安全，在任何情况下都不会发生轨迹偏差和异常移动，确保零件安全；对测量有影响的操作动作做防错判断，对每一个测量数据进行防错判断，对位置数据做防错判断，设立自定义报警号，编写报警号说明书，以便通过报警号快速找到报警位置，查找报警原因，消除报警；报警号与自定义参数相一致，便于查找和记忆；
[0011]
根据角度特征测量程序，设立测量数据输出接口，为未来三坐标测量与设备自动测量网络化数据交换预留接入参数，为航空发动机零件自动化、智能化制造，数字化生产线
建设打下坚实基础；
[0012]
测量效果显示，测量值精确无误，波动范围不大于0.0005度，并通过测量补偿实现了a、b机床精度的有效控制保证了零件加工质量。
[0013]
本发明的优点：
[0014]
应用在线测量实现角度特征数据的快速自动测量，实现了四轴、五轴角度的直接测量，弥补了三坐标测量的不足，解决数控机床回转角度和零件角度测量对零件质量和自动化加工造成深远的影响，提高机床回转角度控制精度，保证零件的加工质量，是简化编程、实现自动化的基础。并预留数据接口，为航空发动机零件自动化、智能化制造、数字化生产线建设打下坚实基础。用于多台加工中心设备，解决了五轴机床机床a轴精度校准，零件特征角度的快速找正及测量难题，提升了机床的自动化能力，提升了机床利用率，有效降低人力成本，具有较高的经济和实用价值。
附图说明
[0015]
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0016]
图1为a轴精度快速校准示意图；
[0017]
图2为a或b轴特征要素角度直接测量示意图。
具体实施方式
[0018]
实施例
[0019]
本发明提供了一种设备上角度自动测量方法，其特征在于：所述的设备上角度自动测量方法，分析数控机床结构，零件加工工艺，针对角度测量特征要素，分析测量方式，确定移动轴，数据提取轴，从而确立特征测量方案；根据角度特征测量方案，建立特征测量模型，对特征进行分类，针对不同特征，编制模块化特征测量程序；针对不同的零件特征，只需要简单修改参数就可以实现不同特征测量程序的快速切换；采用数控加工中心的红外线或蓝牙测头最基础的信号编程方式，以便程序可以适应不同厂家的设备，对零件特征角度进行在线测量，测量数据自动传递到设定的机床参数中保存；为避免与其它系统参数冲突，该系统参数应为自定义参数；为统一标准，并满足后续自动化生产线布局需要，目前所有已推广设备均采用由本人名字的汉语拼音第一个字母连在一起作为开头，结合常用参数r形成自定义参数，方便记忆；根据特征测量程序，进行数据测量采集周期的全过程防错体系建立，确保测量循环准确无误并保证移动过程安全，在任何情况下都不会发生轨迹偏差和异常移动，确保零件安全；对测量有影响的操作动作做防错判断，对每一个测量数据进行防错判断，对位置数据做防错判断，设立自定义报警号，编写报警号说明书，以便通过报警号快速找到报警位置，查找报警原因，消除报警；如果是a轴或b轴机床零点角度测量出现报警，操作员通过查看确认报警数据，然后把数据汇报给设备维保人员，提出机床精度检测和维修请求，由维保人员进行精度检测和恢复，促进设备自主管理与保障制度的逐步完善；根据角度特征测量程序，设立测量数据输出接口，为未来三坐标测量与设备自动测量网络化数据交换预留接入参数，为航空发动机零件自动化、智能化制造，数字化生产线建设打下坚实基础。
[0020]
分析数控机床结构，零件加工工艺，针对角度测量特征要素，分析测量方式，确定
移动轴，数据提取轴，从而确立特征测量方案；
[0021]
根据机床结构，五坐标加工中心有两种布局方式，一种是一摆头一摆台，一种是双摆台，双摆台的a、b轴精度校准可以用数控加工中心的红外线或蓝牙测头对工作台a轴工作台平面、b轴找正带进行测量校正，但对于一摆头一摆台的五坐标加工中心就比较特殊，这里摆头精度的测量是利用机内对刀激光对芯棒200mm长两点中心位置进行测量，测出偏差，利用三角函数计算出a轴的摆角偏差；对于零件角度特征的直接测量，根据零件结构将最常见的内孔、槽等内部角度特征，凸台、筋、管子等外部角度特征，以及平面、斜面等角度特征三种情况列为角度特征测量模块，摆台五轴加工中心a轴和b轴的测量其原理还是平面的测量校准，因此本专利共包含四个特征测量模块；
[0022]
根据角度特征测量方案，建立特征测量模型，对特征进行分类，针对不同特征，编制模块化特征测量程序；针对不同的零件特征，只需要简单修改参数就可以实现不同特征测量程序的快速切换；采用数控加工中心的红外线或蓝牙测头最基础的信号编程方式，以便程序可以适应不同厂家的设备，对零件特征角度进行在线测量，测量数据自动传递到设定的机床参数中保存；为避免与其它系统参数冲突，该系统参数应为自定义参数；
[0023]
a轴精度快速校准模块；在主轴安装可自动换刀300mm芯棒，利用机内对刀装置，用激光在spos＝0、spos＝180位置分别测出1、2两点中心和3、4两点中心，测量出两点中心偏差δy，利用公式θ＝arctan(δy/200)自动计算出a轴角度偏差，编制自动测量补偿程序，自动补偿到机床坐标系，实现a轴坐标系的快速校准；程序占用自定义参数lsr_r[100]、lsr_r[101]、lsr_r[102]、lsr_r[103]、lsr_r[104]、lsr_r[105]、lsr_r[106].自动补偿到$p_uifr[1,a,fi]当中；
[0024]
内孔、槽等内部角度特征测量；利用工件在线测量系统，测头移动路线为移动到孔、槽内，正向转b或a轴，当测头触发时停止，自动记录当前角度值，然后负向转b或a轴，当测头触发时停止，自动记录当前角度值，即为内孔、槽等中心角度；实现零件内孔、槽等内部角度的自动测量；凸台、筋、管子等外部角度特征测量；利用工件在线测量系统，测头移动路线为移动到凸台、筋、管子的负向一侧，正向转b或a轴，当测头触发时停止，自动记录当前角度值,抬起测头，移动路线为移动到凸台、筋、管子的正向一侧，然后负向转b或a轴，当测头触发时停止，自动记录当前角度值，即为凸台、筋、管子等中心角度；实现零件凸台、筋、管子等外部角度特征的自动测量；
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平面、斜面等角度特征测量；利用工件在线测量系统，选取平面或斜面上固定长度的两点作为测量点，利用公式θ＝arctan(δz/l)进行角度自动计算，转角补偿后再进行误差测量，当误差不大于0.005mm后测量结束，实现零件平面、斜面等角度特征的自动精准测量；根据特征测量程序，进行数据测量采集周期的全过程防错体系建立，确保测量循环准确无误并保证移动过程安全，在任何情况下都不会发生轨迹偏差和异常移动，确保零件安全；对测量有影响的操作动作做防错判断，对每一个测量数据进行防错判断，对位置数据做防错判断，设立自定义报警号，编写报警号说明书，以便通过报警号快速找到报警位置，查找报警原因，消除报警；报警号与自定义参数相一致，便于查找和记忆；
[0026]
根据角度特征测量程序，设立测量数据输出接口，为未来三坐标测量与设备自动测量网络化数据交换预留接入参数，为航空发动机零件自动化、智能化制造，数字化生产线建设打下坚实基础；
[0027]
测量效果显示，测量值精确无误，波动范围不大于0.0005度，并通过测量补偿实现了a、b机床精度的有效控制保证了零件加工质量。
[0028]
本发明未尽事宜为公知技术。
[0029]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。