[发明专利]一种在位测量圆环形平面形状误差的方法

说明书

本发明提供了一种在位测量圆环形平面形状误差的方法，基于一种大型圆环面形状误差在位测量系统实现。在位测量系统包括调姿部分、回转部分和测量部分；调姿部分包括调姿台、调姿电机和转接板；回转部分包括回转分度盘底座和高精度分回转分度盘；测量部分包括传感器夹具、传感器保持架、接触式传感器及其配套设备。本发明实现了三点法在测量圆环面平面形状误差上的应用，同时实现了对三点法能够实现在位测量圆环面平面形状误差的算法改进，能够实现对圆环面平面形状误差的在位测量，可以大大减小零件加工工期，减小多次装夹对于零件精度的影响。

技术领域

本发明属于平面度误差在位测量方法，可广泛应用于如航空发动机、离心压缩机等重大工程装备的圆环形零件的平面度测量。

背景技术

在机械零件进行装配时，装配界面的形状误差非常重要，形状误差往往会影响接触刚度和装配精度，为了精确控制装配体性能，需要测试零件的形状误差。目前，我国的很多重大装备中广泛存在大型圆环形平面，例如航空发动机中的高压、低压涡轮轴，高压压气机盘鼓等零件中就存在着大量的圆环形平面，这些高精密零件的装配问题与形状误差的检测关系十分密切，而在装配过程中工件往往不能随意转动，因而针对这些高精密零件的装配问题，进行在位测量至关重要。

逐次二点法是一种应用于直线度误差测量的重要方法，通过对多列测试数据的处理，可以获得矩形平面的平面度误差，但其处理算法能够消除传感器测头的不平齐误差，却不能分离出传感器安装过程中的支架转角误差，同时也较难应用于狭窄的环形平面的平面度误差检测中；三点法是逐次二点法的延伸，在以圆环面作为测量对象检测平面度误差时，由于三点法可以将初始对准误差分离出来，因而具有较高的测量精度，但其不能应用于在位测量，即在测量过程中传感器固定不动而要使得工件旋转，不适用于在装配过程中的形位公差测量。

本文提出了一种基于三点法的在位测量方法，该方法可以实现装配过程中对大型圆环形平面的平面度误差测量，且可以通过算法有效消除调零误差的影响，具有重要的现实意义。

发明内容

针对航空发动机中具有大型圆环形平面的零件装配问题，本发明基于三点法测量圆环形平面的基本原理，结合工程实践，提出了一种针对圆环形平面平面度误差的在位测量方法。

本方法的技术方案：

一种圆环面平面度在线测量系统，应用于航空发动机轴盘与锥壁端面的平面度测量仪器结构包括调姿部分、回转部分和测量部分；

调姿部分包括调姿台5、调姿台电机4和转接板；调姿台5用于调节沿z轴和x轴的回转角度，由调姿台电机4控制，调姿台电机4由控制器控制；z轴为垂直于调姿台5平面的轴，调整角度为0°～360°；x轴为垂直调姿台电机4轴方向的轴，调整角度为-30°～30°；转接板的下表面连接在调姿台5台面上，其上表面一侧连接有回转分度盘底座7；

回转部分包括回转分度盘底座7和分回转分度盘1；回转分度盘底座7主体为方体框架结构，两侧表面和底面开有T型槽，T型槽与转接板通过螺栓螺母配合连接；回转分度盘1上的齿轮与回转分度盘底座7上的齿轮啮合；回转分度盘底座7顶面设有扳手，扳手向前扳动，带动回转分度盘1向前运动，使回转分度盘1上的齿轮与回转分度盘底座7上的齿轮啮合，可以手动转动所需角度，扳手向回扳动，使回转分度盘1与回转分度盘底座7上的齿轮脱离啮合，并卡死以固定；

回转分度盘1的最小回转角度为1°，回转精度为10``，回转分度盘1台面上开有T型槽和中心孔；回转分度盘1一侧通过中心孔与传感器夹具10的心轴定位，通过T型槽和螺栓螺母2配合固定，另一侧通过齿轮与回转分度盘底座7上的齿轮啮合；