[发明专利]奥氏体不锈钢盘类零件高精度孔系的加工补偿方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明中以T₀＝20℃为基准温度为例说明本发明所说的方法和步骤。

本发明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)×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