航空發動機工業是製造業的精華，綜合了多學科的成果，技術難度大，研製週期長，耗資多，標誌著一個國家的科技水平和國防實力。葉片是航空發動機的"心臟”部件，直接決定了發動機的性能、安全和壽命。由於葉片加工質量對飛行安全的重要性尤甚，因此對其品質的檢測較其他機械零部件要嚴格複雜的多。葉片的幾何形狀和尺寸決定了葉片的工作性能，而葉片的型面質量直接影響發動機能量轉換的效率。因此在發動機零部件檢測中，葉片型面的檢測具有十分重要的意義。在航空發動機葉片檢測領域，目前應用最廣泛的就是利用接觸式三座標通過二維掃描的方法對葉片型面進行檢測。
三座標測量機在葉型檢測中的應用
三座標測量機工作原理
三座標測量機是在機械零部件尺寸和行位公差檢測中應用最多的測量設備。它是通過探針在工件上打點或掃描等接觸式測量方法對所要測量的元素進行數據採集，然後通過軟件計算擬合成所要測量的元素，並最終求出結果。三座標測量機的特點是速度快、精度高、穩定性強、測量方法多樣化以及強大的軟件處理能力。
三座標測量機測量葉型的具體方法
本文舉例對某型號發動機風扇轉子葉片進行測量，為防止數據洩露，測量採用精度達到（0.9+L/300）um的全自主知識產權高精度三座標測量機。該風扇葉片是目前所有型號葉片中尺寸最大、扭轉最大，加工和葉型檢測難度最大的葉片。其中沿葉片積疊軸方向傾斜角最大處的法線與型面的夾角最大達到20º
下面就以該葉片為例，談談三座標測量機檢測葉片型面的方法和遇到的問題。
準備工作
首先根據葉片的形狀和大小，把葉片裝夾在合適的位置，使得在測量過程中探針可測得所有的被測元素，並且探頭不會在測量過程中超出邊界。然後根據所有被測元素的位置，準備不同大小和不同角度的探針，並對每個探針進行校準。其中測量同一型面的不同角度的探針大小必須一致，本文采用的所有探針直徑都為4mm。
建立座標系
首先，打開測量軟件建立新的測量程序，將數學模行導入測量程序。然後根據圖紙要求，選擇相應的幾何元素作為基準，通過平移和旋轉建立座標系。使座標系與圖紙葉型座標系一致，座標系建立完畢。所有的葉型測量都在此座標系下完成。
建立安全平面
根據葉片的大小和在工作臺上的位置，建立安全平面，保證自動測量時探針既不會碰撞到工件也不會超出邊界。
定義名義葉型曲線
根據每個型面在葉型座標系下的高度，在數學模型上截取所要測量的二維曲線。按曲率定義每個二維曲線的名義點位置和法線，使得前尾緣處的點步距較小，葉盆葉背的點步距較大。
編輯基準元素
編輯基準元素和被測葉型曲線的測量程序，包括每個元素的具體測量位置和方法，所用的探針，以及探針在測量每個元素進出安全平面的方向、安全距離和回退距離的大小等。其中葉型曲線用4段掃描的方法進行測量，分葉盆、葉背、前緣和尾緣，葉盆和葉背掃描速度較快，前緣和尾緣掃描速度較慢。每段所採用的探針大小相同，以保證每個型面在計算時探針半徑補償參數一致。
編輯每個元素的測量程序
所有被測葉型曲線掃描完成後，將每一截面的名義數據和實測未補償的數據分別導入葉型處理軟件進行計算，通過最佳擬合計算得到實測葉型曲線和前尾緣放大圖，還可以通過軟件計算出實測葉型的弦長、位置度、扭轉角度和輪廓度等特徵參數，來判斷葉型曲線是否合格。
測量結果的輸出
將所有實測的葉型曲線和前尾緣放大圖以及實測的葉型特徵參數彙總到一起，以報告的形式輸出。實測葉型的點座標文件可生成txt格式文件輸出，提供給設計人員進行分析使用。
其它葉片的測量
如繼續進行下一片葉片測量，將測量程序另存，測量程序名稱更改為待測葉片的信息，葉片裝夾好後，手動執行座標系，自動執行葉型測量程序，完成測量後將測量結果進行分析處理後輸出，完成測量。
本文源於微信公眾：測量俱樂部
