回转体测量机基于实物测量的在线温度误差补偿技术与方法

随着国防、航空航天、机械制造等领域对回转类零件要求的提高，高效率高精度的回转体测量机受到人们越来越多的关注。但是该类测量机结构复杂，测量机本身的尺寸链长，导致热变形误差大，不利于现场使用，因此克服温度变化对测量精度的影响，成为该类测量机亟待解决的关键问题。本项目以回转体测量机为研究平台，深入分析测量机结构热变形的表现形式，通过实物测量研究在线温度误差补偿技术与方法，建立测量机在线温度误差补偿模型。针对不同布局的回转体测量机和工件，提出了双环法、双向测量法和三截面法等在线温度误差补偿的关键技术，进行补偿方法的精度分析及评定方法的研究。创新之处在于通过实物测量实现测量机的在线温度误差补偿技术，摆脱了常规的通过设置温度采集节点、计算测量机结构热变形进行误差补偿的方法。研究成果为在线温度误差补偿提供一种新的技术途径。

先进制造技术的变革给测量技术带来了重大挑战，被测零部件的结构日趋复杂，待测参数多，测量效率与测量精度要求越来越高。特别是在汽车、机床、军工生产中，都有许多如轴系、弹体等批量大、精度要求高的回转体类零件，必须100％检测，而且希望在现场检测，传统的正交式三坐标测量机难以满足这一要求。缺少能在生产现场对多参数工件进行高效率、高精度的检测手段，是我国机械加工制造行业的普遍存在的问题，也是制约着我国从生产大国向制造强国转变的主要因素。.回转体类测量机采用了多测量架多测头协同测量的方法，实现了回转类零件多参数的高效率测量。但在线测量的最大难点是相对恶劣的测量环境，多测量架协同测量方法由于其测量尺寸链长，分析和计算测量设备的结构热变形极为困难，建立的补偿模型与实际情况差别较大，难以有效给出测头与回转工作台轴线的相对位置随温度变化的数学模型。因此，通过设立温度采集节点，计算测量架热变形量的方式进行热变形补偿，在生产现场难以实现。.本项目以回转体测量机为研究平台，深入分析了测量机结构热变形的表现形式，得出机械结构热变形是一个缓慢的过程，可一个测量周期内，可认为热变形是稳定的。通过大量的现场测量实验，完成了测量机基于几何基准的在线温度误差补偿模型，通过计算，消除了工件安装偏心对误差补偿的影响；针对不同布局的回转体测量机和工件，完成了双环法、对称测量法、三截面法等建立几何基准的在线温度误差补偿的关键技术，并进行了实验，论证了补偿的有效性。回避了所有实体环节热变形引起的综合测量误差，省略了诸多温度传感器，降低了在线温度误差补偿的复杂性和成本，有效地解决了现场测量温度补偿难题。.在项目组成员的共同努力下，经过3年的研究，项目的研究成果在“XX弹体综合测量机”、“XX薄壁件测量系统”、“XX轮廓测量系统”、“整体叶盘在线测量系统”等测量设备中得到了具体应用，使得生产现场高精度高效率测量得到了实现。实验证明，测量不确定度降低了70%，优于预期研究目标。以此为一个主要研究内容，获得了天津市科技进步一等将，并正在申报国家科技进步一等奖。