奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工补偿方法。其补偿方法和步骤为：以工件中心孔为零点建立坐标系，确定在基准温度T0环境，所需要加工孔的理论坐标值(X0，Y0)；分别记综合考虑加工环境温度T≠T0时，工件及光栅尺发生热胀冷缩后，对实际加工坐标位置(X，Y)、(X1，Y1)进行调整；并确定实际加工坐标理论补偿值ΔX和ΔY；进而确定加工时应输入操作系统的坐标值(X4，Y4)；进一步修正附加影响因素；最后输入操作系统的坐标值(X4，Y4)。依照本发明专利技术所说的加工补偿方法，利用温度补偿方法，对提高零件精度具有明显的改善作用。并可应用到对精度要求较高的其他奥氏体不锈钢零件的加工中。

Machining method for high precision hole series of austenitic stainless steel disk parts

The invention relates to a method for processing and compensating high precision hole system of austenitic stainless steel disc part. The compensation method and steps: Taking the workpiece center hole of the zero point coordinate system, determine the reference temperature T0, theoretical coordinate processing needed hole values (X0, Y0); respectively considering the machining environment temperature T = T0, the workpiece and the grating occurred rechanlengsu, in actual machining coordinates (X, Y), (X1, Y1) adjusted; and to determine the actual machining coordinate theory of compensation value of delta X and delta Y; and then determine the processing should coordinate input values of the operating system (X4, Y4); revised additional factors; finally, the input coordinates value of the operating system (X4, Y4). According to the processing compensation method of the invention, the temperature compensation method is used to improve the precision of the parts. And can be applied to the processing of other austenitic stainless steel parts with high precision requirements.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高精度奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工方法，可应用于各种奥氏体不锈钢类高精度零件的加工，尤其适用于高精度大型奥氏体不锈钢盘类零件的高精度孔系的加工中对温度要求的补偿方法。
技术介绍
从20世纪90年代后期以来，由于我国工业现代化和国防工业与高技术产业的快速发展，对装备制造业各种产品提出了旺盛的需求，除了数量以外，对精度的要求也越来越高。现在传统的普通高精度零件精的加工，一般都是利用高精度机床直接进行精加工来保证零件的精度，此种加工方法对普通材料的钢件、铸铁件基本都是能满足要求的。由于现代制造业的高速发展，不仅仅对产品精度提出了要求，而且对产品的材料性能方面也提出了更高的要求。不锈钢因其具备良好的耐腐蚀性、耐高温、高强度等各种不同的优异性能，而被越来越多的广泛应用于各行各业。然而针对高精度不锈钢零件，尤其是奥氏体不锈钢，利用高精度机床直接进行精加工却往往不一定能尽如人意。因奥氏体不锈钢具有比普通钢件、铸铁件更大的热膨胀系数，其线性热膨胀系数在常温下约为16.5×10-6/℃，而普通钢件、铸铁件线性膨胀系数只有其奥氏体不锈钢的0.5～0.6倍，温度对奥氏体不锈钢零件精度、尺寸的影响不容忽视。现有一种高精度奥氏体不锈钢盘类零件，直径约1700mm，厚度120mm。在零件平面上直径1600mm范围内均布约100个Φ28小孔，精度要求高。图纸要求，在零件温度为20±2.5℃时，各Φ28孔相对于孔系中心孔的位置度为Φ0.03mm。现采用一台高精度数控机床进行加工，该机床在机床精度复检中，各轴定位精度都在0.008mm以内，按常规采用这样的设备加工是不成问题的。但经过按坐标尺寸半精镗后，经三坐标测量机实测各孔位置度最大值为Φ0.08mm，且呈现出距离孔系中心孔距离越远的孔，位置度误差越大的趋势，因此此种加工方法难以保证零件精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工的补偿方法，以解决各种奥氏体不锈钢类高精度零件的加工精度问题。针对上述问题，经综合分析发现，当奥氏体不锈钢盘类零件加工时，空调车间的环境温度24℃，而检测时的温度为20℃。因加工时环境温度较高，当温度变高时，工件会发生膨胀，同时机床光栅尺也会发生膨胀(机床精度检测温度为20℃)，是温度影响了各孔的位置精度。因受条件限制，当加工时环境温度不能稳定在20℃的时候，如果要满足零件精度，则必须进行温度补偿加工。本专利技术中以T0＝20℃为基准温度为例说明本专利技术所说的方法和步骤。本专利技术所述的奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系加工的补偿方法和步骤如下：1)以工件中心孔为零点(0，0)建立坐标系，确定在基准温度T0加工环境时，所需要加工孔的理论坐标值(X0，Y0)；2)当加工环境温度T≠T0时，同时考虑工件及光栅尺发生热胀冷缩后，确定实际的加工坐标理论补偿值ΔX和ΔY；(a)考虑加工环境温度T≠T0时，工件发生热胀冷缩后，孔的实际位置发生变化，孔的实际坐标位置变为(X，Y)；以工件中心孔为零点建立坐标系，当工件在基准温度条件下，所需要加工的孔的理论坐标值为(X0，Y0)，若加工环境温度T≠T0时，工件发生热胀冷缩后，实际加工孔的坐标位置则应变为(X，Y)：X＝X0+X0×(T-T0)×αY＝Y0+Y0×(T-T0)×α其中：α为奥氏体不锈钢线性膨胀系数，T为当前环境温度，T0为基准温度。(b)考虑加工环境温度T≠T0时，光栅尺发生热胀冷缩后，若所需要加工的孔按理论坐标值(X0，Y0)输入操作系统进行加工的话，则实际加工出的孔的坐标位置应变为(X1，Y1)：X1＝X0+X0×(T-T0)×βY1＝Y0+Y0×(T-T0)×β其中：β为光栅尺线性膨胀系数，T为当前环境温度，T0为基准温度。(c)同时考虑工件及光栅尺发生的热胀冷缩后，孔的实际位置与加工位置存在误差，需要补偿，此时实际补偿值(X2，Y2)为：X2＝X-X1＝X0×(T-T0)×(α-β)Y2＝Y-Y1＝Y0×(T-T0)×(α-β)加工时输入系统的理论补偿值为(ΔX，ΔY)，理论补偿值ΔX和ΔY的确定关系为：ΔXX2=X0X1,ΔYY2=Y0Y1;]]>3)加工时应输入操作系统的坐标值(X3，Y3)为：X3＝X0+ΔX＝X0+X0×(T-T0)×(α-β)Y3＝Y0+ΔY＝Y0+Y0×(T-T0)×(α-β)其中：(X0，Y0)为需要加工的孔的理论坐标值，α为奥氏体不锈钢线性膨胀系数，β为光栅尺线性膨胀系数，T为当前环境温度，T0为基准温度；4)进一步修正附加影响因素，确定实际的补偿关系值；进一步在公式中增加调节系数η，则实际坐标值按如下公式补偿：X4＝X0+X0×(T-T0)×(α-β)×ηY4＝Y0+Y0×(T-T0)×(α-β)×η其中：η是调节系数，(为经验值)可视情况变化，变化范围一般为0.8～1；5)将修正和补偿后的坐标值(X4，Y4)输入操作系统进行加工。η为调节系数，综合考虑工件温度随环境变化的速率，切削液对工件温度影响，机床定位精度随温度变化以及零件孔系位置度公差大小等多方面因数，得出合理的η值。依照本专利技术所说的奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工补偿方法，经对温度差异进行补偿后，原理论坐标值为(X0，Y0)的孔则应按坐标值(X4，Y4)输入操作系统，输入坐标半精镗孔后，经三坐标实测各孔位置度最大值为Φ0.05mm，其精度比未采用本专利技术所说的方法进行温度补偿时有明显的提升。虽然还是有少数孔有超差现象，但是超差孔的数量及位置度误差大小均有了明显改善，超差的孔也能满足设计要求，由此可见，利用本专利技术所说的对于奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系，利用温度补偿方法，对提高零件精度具有明显的改善作用。举一反三，对奥氏体不锈钢其他零件，对较高精度尺寸方面的控制也是可以用这种温度补偿方式的。附图说明图1：利用本专利技术所说的方法，对工件加工坐标进行温度补偿的坐标点变化示意图。具体实施方式以下对本专利技术所说的奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工补偿方法，以检测温度T0为20℃的条件，具体举例说明本专利技术的方法和步骤。1)以工件中心孔为零点(0，0)建立坐标系，确定在基准温度T0加工环境时，所需要加工孔的理论坐标值(X0，Y0)；如图1所示。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工补偿方法，其步骤为：1)以工件中心孔为零点(0，0)建立坐标系，确定在基准温度T0加工环境时，所需要加工孔的理论坐标值(X0，Y0)；2)当加工环境温度T≠T0时，同时考虑工件及光栅尺发生热胀冷缩后，确定实际的加工坐标理论补偿值ΔX和ΔY；(a)考虑加工环境温度T≠T0时，工件发生热胀冷缩后，孔的实际位置发生变化，孔的实际坐标位置变为(X，Y)：X＝X0+X0×(T‑T0)×αY＝Y0+Y0×(T‑T0)×α其中：α为奥氏体不锈钢线性膨胀系数，T为当前环境温度，T0为基准温度；(b)考虑加工环境温度T≠T0时，光栅尺发生热胀冷缩后，若所需要加工的孔按理论坐标值(X0，Y0)输入操作系统进行加工的话，则实际加工出的孔的坐标位置应变为(X1，Y1)：X1＝X0+X0×(T‑T0)×βY1＝Y0+Y0×(T‑T0)×β其中：β为光栅尺线性膨胀系数，T为当前环境温度，T0为基准温度；(c)同时考虑工件及光栅尺发生的热胀冷缩后，孔的实际位置与加工位置存在误差，需要补偿，此时实际补偿值(X2，Y2)为：X2＝X‑X1＝X0×(T‑T0)×(α‑β)Y2＝Y‑Y1＝Y0×(T‑T0)×(α‑β)加工时输入系统的理论补偿值为(ΔX，ΔY)，其理论补偿值ΔX和ΔY的确定关系为：ΔXX2=X0X1,ΔYY2=Y0Y1;]]>3)加工时输入操作系统的坐标值(X3，Y3)为：X3＝X0+ΔX＝X0+X0×(T‑T0)×(α‑β)Y3＝Y0+ΔY＝Y0+Y0×(T‑T0)×(α‑β)4)进一步修正附加影响因素，确定实际补偿关系值；增加调节系数η，则实际坐标值按如下公式补偿：X4＝X0+X0×(T‑T0)×(α‑β)×ηY4＝Y0+Y0×(T‑T0)×(α‑β)×η其中：η是调节系数；5)将修正和补偿后的坐标值(X4，Y4)输入操作系统进行加工。...

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工补偿方法，其步骤为：
1)以工件中心孔为零点(0，0)建立坐标系，确定在基准温度T0加
工环境时，所需要加工孔的理论坐标值(X0，Y0)；
2)当加工环境温度T≠T0时，同时考虑工件及光栅尺发生热胀冷缩后，
确定实际的加工坐标理论补偿值ΔX和ΔY；
(a)考虑加工环境温度T≠T0时，工件发生热胀冷缩后，孔的实际位
置发生变化，孔的实际坐标位置变为(X，Y)：
X＝X0+X0×(T-T0)×α
Y＝Y0+Y0×(T-T0)×α
其中：α为奥氏体不锈钢线性膨胀系数，T为当前环境温度，T0为基准
温度；
(b)考虑加工环境温度T≠T0时，光栅尺发生热胀冷缩后，若所需要
加工的孔按理论坐标值(X0，Y0)输入操作系统进行加工的话，则实际加
工出的孔的坐标位置应变为(X1，Y1)：
X1＝X0+X0×(T-T0)×β
Y1＝Y0+Y0×(T-T0)×β
其中：β为光栅尺线性膨胀系数，T为当前环境温度，T0为基准温度；
(c)同时考虑工件及光栅尺发生的热胀冷缩后，孔的实际位置与加工
位置存在误差，需要补偿，此时实际补偿值(X2，Y2)为：
X2＝X-X1＝X0×(T-T0)×(α-β)
Y2＝Y-Y1＝Y0×(T-T0)×(α-β)
加工时输入系统的理论补偿值为(ΔX，ΔY)，其理论补偿值ΔX和
ΔY的确定关系为：ΔXX2=X0X1,ΔYY2=Y0Y1;]]>3)加工时输入操作系统的坐标值(X3，Y3)为：
X3＝X0+ΔX＝X0+X0×(T-T0)×(α-β)
Y3＝Y0+ΔY＝Y0+Y0×(T-T0)×(α-β)
4)进一步修正附加影响因素，确定实际补偿关系值；增加调节系数η，
则实际坐标值按如下公式补偿：
X4＝X0+X0...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂林，韩勇，张明庆，
申请(专利权)人：武汉重型机床集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42