[发明专利]分子泵整体涡轮转子自适应加工方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机工业控制加工领域，涉及一种分子泵整体涡轮转子自适应加工方法。

背景技术

分子泵是利用高速旋转的转子把动能传输给气体分子，使之获得定向速度从而被压缩驱至排气口抽走的机械式真空泵。近三十年半导体产业的飞速发展，使分子泵越来越受到重视，并得到快速发展。

涡轮转子作为分子泵的关键部件，其加工及安装精度直接影响分子泵的性能。目前，对于分子泵转子的加工主要使用传统“定位—加工”运行模式，其过程是先将转子毛坯装夹在数控铣床工作台上，使用机械式百分表测量转子与铣床分度盘的同轴度，操作工人手动调整转子毛坯对其进行找正，最后启动铣床对毛坯进行加工。这种传统的加工方法装夹找正过程依赖操作工人经验，生产批次不稳定，严重影响整体加工周期，阻碍生产效率的提高。

发明内容

本发明目的是针对分子泵涡轮转子当前加工方法的不足，在传统方法基础上提供一种分子泵整体涡轮转子自适应加工方法，以减少装夹找正过程对工人经验的依赖，增加生产批次的稳定性，缩短转子整体加工周期，实现提高生产效率的目的。

本发明的技术方案包括以下步骤：

①首先将涡轮转子毛坯装夹在铣床分度盘上，然后在工作台上安装直线位移传感器，传感器测量头与转子毛坯直接接触，控制转子毛坯缓慢旋转，当转子毛坯与分度盘中心轴线不完全重合，即转子毛坯不处于理想加工位置，其随分度盘旋转时测量头产生相对位移，传感器输出位移信号；

②将位移信号存储在寄存器中，经过信号处理拟合成位移曲线，其位移曲线为正弦曲线，由此曲线得到转子毛坯最大偏心距及最大偏心距所对应的转子毛坯偏移角度；

③由转子毛坯最大偏心距及偏移角度，经解析几何公式计算得到当前测量的转子毛坯加工层圆心在理想位置坐标系中的位置坐标；

④通过上述步骤1至3测量计算两组转子加工层圆心坐标，由于各加工层圆心均处于转子轴线上，可由两圆心坐标确定转子实际轴线的数学模型；由于转子几何尺寸已知，可计算得到转子各加工层圆心在理想位置坐标系中的坐标；

⑤由各加工层圆心的实际坐标求出平移变换矩阵，由分度盘每次的旋转角度求出旋转变换矩阵；基于矩阵变换理论计算转子在每一加工层中各加工位置的圆心在理想位置坐标系中的坐标值；

⑥转子各加工位置在X/Y/Z轴向上的偏移量用上述计算出的各加工位置的圆心在理想位置坐标系中的坐标值表示，基于各加工位置圆心坐标的计算结果，利用编制的中间转换器，一次性计算各加工位置的偏移量并修正原有数控加工程序，最终实现自适应数控加工。

所述直线位移传感器的精度为2微米；

所述偏移量是转子实际位置相对于理想位置的位移，偏移分量计算包括平移矩阵变换及旋转矩阵变换两部分。

本发明的优点是：应用测量及矩阵变换方法配合中间转换器可实现涡轮转子的自寻位数控加工，从而减少工人操作经验对转子加工精度的影响，缩短了加工周期，提高了转子产品的生产效率及批量稳定性，在生产中具有一定实际意义。

附图说明

图1是涡轮转子毛坯测量位置简图；其中：1为加工刀具；2为夹紧螺母；3为转子毛坯；4为A处传感器；5为F处传感器；6为夹具底座。

图2是自适应数控加工方法流程图；

图3是转子毛坯中心偏移量曲线图；

图4是理想位置坐标系XOZ平面转子轴线位置示意图；

具体实施方法

下面结合附图对本发明进一步说明。

如附图2自适应数控加工方法的流程图所示，首先将转子毛坯装夹在铣床分度盘上，然后安装直线位移传感器并测量转子外圆，对传感器输出的位移信号进行处理并拟合成位移曲线，通过位移曲线确定转子毛坯空间位置并形成其实际轴线数学模型，基于矩阵变换理论，利用编制的中间转换器，一次性计算各加工位置的偏移量并修正原有数控加工程序。

如附图1涡轮转子毛坯测量位置简图所示，由于涡轮转子有六层叶片，设从第一层到第六层的圆心分别为：A₀、B₀、C₀、D₀、E₀、F₀，各圆心均处于转子轴线上。在转子毛坯的第一层A处和第六层F处安装拉杆式位移传感器测量转子外圆。