螺旋桨加工中机床几何误差及叶面在线测量加工误差补偿

发布时间：2020-06-30 20:10

【摘要】：螺旋桨是船舶推进器正常运转的主导部件和海洋工程装备的典型代表,其制造水平直接对我国船舶行业的自主发展产生重要影响,为了满足螺旋桨高精度的加工要求,整个工艺链的各个环节都需要保持高度的精确性。目前,随着加工零件的尺寸越来越大,结构越来越复杂,机床也在往大型化、多轴化方向发展,相应地机床几何误差对末端工件加工精度的影响也越来越大。因此对于螺旋桨的加工,其加工用机床的几何误差补偿是必要的;除此之外,刀具磨损及加工中刀具和工件的变形等因素造成螺旋桨叶面的加工误差也限制了螺旋桨加工精度的提升。针对多叶片螺旋桨缩比件的模型结构与加工要求进行了准备工序与加工工序的安排,在五坐标横梁移动龙门加工中心上完成了1:10的多叶片螺旋桨缩比件的加工,并使用三坐标测量机对完成加工的螺旋桨进行加工误差的检测。针对龙门加工中心几何误差的敏感性分析,进行了机床含参数化几何误差的运动学建模。根据机床拓扑关系建立机床考虑几何误差的通用运动学模型,针对螺旋桨加工用机床—五坐标横梁移动龙门加工中心进行各相邻部件坐标转换矩阵的建立及运动学建模,通过正交试验分析了龙门加工中心各轴几何误差在不同水平下对加工误差影响程度的主次顺序,从而来减少机床几何误差标定项。针对龙门加工中心几何误差的标定与叶面刀位点误差补偿,使用激光干涉仪及激光跟踪仪分别进行了机床线性轴及运动轴的几何误差标定,对标定结果进行了参数化拟合。依据龙门加工中心含几何误差的运动学模型进行了由机床几何误差导致末端刀位点误差的补偿算法研究,将螺旋桨加工中叶面的理想刀位点数据作为输入项,验证了该误差补偿算法提高螺旋桨叶面加工精度的有效性。通过在横梁移动龙门加工中心上进行加工实验,来证明误差补偿算法的准确性。针对螺旋桨缩比件叶面在线测量得到加工误差进行曲面重构,以重构曲面替代原螺旋桨叶面作为部件几何体进行再加工,从而达到螺旋桨加工误差补偿的目的。对螺旋桨加工完成后的叶面进行在线测量得到数据点,对数据点进行预处理,再基于Geomagic Studio软件进行曲面的封装、曲面拟合、边界编辑、偏差分析等处理得到重构曲面,将重构曲面成功导入UG进行加工刀轨生成和实验验证。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659;U671
【图文】：

桨缩比件加工过程介绍 的多叶片螺旋桨缩比件毛坯的外圆直径尺寸约为 400mm， 0.1mm。选用型号为 GMC 1600H/2 的五坐标横梁移动龙于双摆头式五轴数控机床。为了保证多叶片螺旋桨的高精加谨的精度控制。以下对加工前期的工作准备及加工过程中准备工序坯件及夹具的测量桨的高精加工和定位，将螺旋桨毛坯件及夹具装配后置于尺寸和形位公差的测量，测量结果如图 2-1 所示。三坐标测允许探测误差为 1.7 。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 分度盘与工作台的安装与定位于多叶片螺旋桨为回转对称类零件，所以将螺旋桨毛坯安装在分度盘上以减少不必要的操作工序及误差。保证分度盘和龙门加工中心工作台的旋桨高精加工的第一步。门加工中心工作台误差标定：使用千分表在加工所需范围内进行局部误作台局部平面误差在 0.01mm 范围。度盘调平：将分度盘安装在线床工作台后，使用千分表进行分度盘的平整。第一次测量时，Y 轴负方向偏高 0.02mm，X 轴负方向偏高 0.026，完全夹紧后再次测量Y轴方向误差在0.005mm波动，X轴负方向偏高-2 所示。

【参考文献】

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本文编号：2735764