一種大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)及其加工方法，大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)包括接觸式測(cè)頭、接觸式測(cè)頭信號(hào)接收器、五軸數(shù)控機(jī)床、PC機(jī)、測(cè)量路徑規(guī)劃器、測(cè)量路徑仿真器、曲面重構(gòu)器、厚度分布擬合器、厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器、刀路仿真器和超聲波測(cè)厚儀。本發(fā)明通過(guò)接觸式測(cè)頭和超聲波測(cè)厚儀分別得到大型薄壁件的表面形貌和厚度，再利用曲面重構(gòu)器曲面重構(gòu)出其實(shí)際輪廓曲面，接著利用厚度分布擬合器計(jì)算出該曲面的實(shí)際厚度，最后通過(guò)厚度補(bǔ)償規(guī)劃器對(duì)實(shí)際厚度和理論厚度比較，獲得厚度補(bǔ)償?shù)堵?，從而達(dá)到自動(dòng)化程度更高、加工精度更好的目的。
【專利說(shuō)明】一種大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)及其加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大型薄壁件加工方法，具體是一種大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑 削系統(tǒng)及其加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 大型薄壁件厚度減薄加工一直是加工制造難題?，F(xiàn)有加工方法主要分為傳統(tǒng)銑削 加工和電化學(xué)銑削加工。這兩類銑削加工方法，加工前由于毛坯與工裝夾具的貼合面之間 無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)縫貼合，不可避免的將產(chǎn)生裝夾誤差。加工過(guò)程中，由于材料受熱受力變形的現(xiàn) 象，被加工的薄壁材料將產(chǎn)生彈塑性變形，導(dǎo)致加工誤差產(chǎn)生，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大型薄壁件的精密 加工。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)化、高精度的大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系 統(tǒng)及其加工方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)，包括接觸式測(cè)頭、接觸式測(cè)頭信號(hào)接收器、 五軸數(shù)控機(jī)床、PC機(jī)、測(cè)量路徑規(guī)劃器、測(cè)量路徑仿真器、曲面重構(gòu)器、厚度分布擬合器、厚 度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器、刀路仿真器和超聲波測(cè)厚儀，所述接觸式測(cè)頭、接觸式測(cè)頭信號(hào)接收器 安裝于五軸數(shù)控機(jī)床上，所述五軸數(shù)控機(jī)床、測(cè)量路徑仿真器、超聲波測(cè)厚儀和曲面重構(gòu)器 都與PC機(jī)連接，所述測(cè)量路徑規(guī)劃器與測(cè)量路徑仿真器連接，所述曲面重構(gòu)器與厚度分布 擬合器連接，所述厚度分布擬合器與厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器連接，所述厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器 與刀路仿真器連接。
[0005] 所述的一種大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)的加工方法，包括如下步驟： 步驟一、將大型薄壁件安裝在對(duì)應(yīng)的工裝夾具上，找到工件加工零點(diǎn)、對(duì)刀； 步驟二、所述測(cè)量路徑規(guī)劃器進(jìn)行路徑規(guī)劃，所述測(cè)量路徑仿真器進(jìn)行測(cè)量仿真，確保 其正確性； 步驟三、步驟二無(wú)誤后，利用接觸式測(cè)頭通過(guò)接觸式信號(hào)接收器向五軸數(shù)控機(jī)床發(fā)送 信號(hào)，得到大型薄壁件的表面形貌； 步驟四、利用超聲波測(cè)厚儀進(jìn)行厚度測(cè)量； 步驟五、根據(jù)接觸式測(cè)頭和超聲波測(cè)厚儀所得到的測(cè)量結(jié)果，曲面重構(gòu)器重構(gòu)得到實(shí) 際輪廓曲面； 步驟六、利用厚度分布擬合器對(duì)步驟四得到的厚度數(shù)據(jù)和步驟五得到的曲面進(jìn)行處 理，得到曲面任意點(diǎn)處的厚度； 步驟七、利用厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器對(duì)步驟六生成的實(shí)際厚度與理論厚度比較，得到厚 度偏差A(yù)后，通過(guò)公式尸A計(jì)算補(bǔ)償?shù)段?，其中r指的是補(bǔ)償?shù)段?，?指的是理 論刀位，規(guī)劃出具有厚度補(bǔ)償?shù)募庸ごa，從而生成非均勻切削量的厚度補(bǔ)償?shù)堵罚ㄟ^(guò)刀 路仿真器驗(yàn)證厚度補(bǔ)償?shù)堵返恼_性； 步驟八、步驟七無(wú)誤后，使用厚度補(bǔ)償?shù)堵穼?duì)大型薄壁件進(jìn)行加工。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：自動(dòng)化程度更高，加工精度更好，可以大 大提高零件生產(chǎn)的效率，并減少?gòu)U品率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)的加工過(guò)程工作原理； 圖3是大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)的厚度補(bǔ)償?shù)堵吩韴D。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都 屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0009] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)，包括接 觸式測(cè)頭、接觸式測(cè)頭信號(hào)接收器、五軸數(shù)控機(jī)床、PC機(jī)、測(cè)量路徑規(guī)劃器、測(cè)量路徑仿真 器、曲面重構(gòu)器、厚度分布擬合器、厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器、刀路仿真器和超聲波測(cè)厚儀。其中 接觸式測(cè)頭、接觸式測(cè)頭信號(hào)接收器安裝于五軸數(shù)控機(jī)床上，五軸數(shù)控機(jī)床、測(cè)量路徑仿真 器、超聲波測(cè)厚儀和曲面重構(gòu)器都與PC機(jī)連接，測(cè)量路徑規(guī)劃器與測(cè)量路徑仿真器連接， 曲面重構(gòu)器與厚度分布擬合器連接，厚度分布擬合器與厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器連接，厚度補(bǔ) 償?shù)堵芬?guī)劃器與刀路仿真器連接。
[0010] 圖2為大型薄壁件安裝到夾具上時(shí)的情況，大型薄壁件內(nèi)壁與夾具存在間隙，根 據(jù)理論模型直接加工會(huì)導(dǎo)致工件過(guò)切報(bào)廢，通過(guò)厚度補(bǔ)償加工后能夠有效的消除間隙和受 熱受力變形量，提高大型薄壁件的加工精度。
[0011] 所述大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)的加工方法，具體包括如下步驟： 步驟一、將大型薄壁件安裝在對(duì)應(yīng)的工裝夾具上，完成加工前的準(zhǔn)備工作，包括找到工 件加工零點(diǎn)、對(duì)刀。
[0012] 步驟二、由測(cè)量路徑規(guī)劃器進(jìn)行路徑規(guī)劃，即自動(dòng)確定測(cè)量點(diǎn)的位置和數(shù)量。為防 止路徑規(guī)劃不合理，該測(cè)量路徑必須經(jīng)過(guò)測(cè)量路徑仿真器的路徑仿真，確保其正確性。
[0013] 步驟三、步驟二無(wú)誤后，利用接觸式測(cè)頭通過(guò)接觸式信號(hào)接收器向五軸數(shù)控機(jī)床 發(fā)送信號(hào)，對(duì)大型薄壁件表面進(jìn)行在線測(cè)量，并標(biāo)記測(cè)量點(diǎn)，得到大型薄壁件的表面形貌。
[0014] 步驟四、利用超聲波測(cè)厚儀對(duì)步驟三標(biāo)記的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行厚度測(cè)量。
[0015] 步驟五、根據(jù)接觸式測(cè)頭和超聲波測(cè)厚儀所得到的測(cè)量結(jié)果，曲面重構(gòu)器對(duì)大型 薄壁件的表面形貌曲面重構(gòu)得到實(shí)際輪廓曲面。
[0016] 步驟六、利用厚度分布擬合器對(duì)步驟四得到的厚度數(shù)據(jù)和步驟五得到的曲面進(jìn)行 處理，得到曲面任意點(diǎn)處的厚度。
[0017] 步驟七、利用厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器對(duì)步驟六生成的實(shí)際厚度與理論厚度比較，得 到厚度偏差A(yù)后，通過(guò)公式計(jì)算補(bǔ)償?shù)段唬渲惺傅氖茄a(bǔ)償?shù)段?，P?指的 是理論刀位，規(guī)劃出具有厚度補(bǔ)償?shù)募庸ごa，從而生成非均勻切削量的厚度補(bǔ)償?shù)堵?，?過(guò)刀路仿真器驗(yàn)證厚度補(bǔ)償?shù)堵返恼_性，厚度補(bǔ)償?shù)堵吩砣鐖D3所示； 步驟八、步驟七無(wú)誤后，使用厚度補(bǔ)償?shù)堵穼?duì)大型薄壁件進(jìn)行加工。
[0018] 本發(fā)明通過(guò)厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器獲得厚度補(bǔ)償?shù)堵?，從而達(dá)到提高加工精度的目 的，且自動(dòng)化程度高，省去大量人工操作，不需要從工作臺(tái)上拆卸工件進(jìn)行檢查，這樣減少 了補(bǔ)償修復(fù)時(shí)二次裝夾帶來(lái)的誤差。
[0019] 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在 不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論 從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán) 利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有 變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0020] 此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包 含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1. 一種大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)，其特征在于，包括接觸式測(cè)頭、接觸式測(cè) 頭信號(hào)接收器、五軸數(shù)控機(jī)床、PC機(jī)、測(cè)量路徑規(guī)劃器、測(cè)量路徑仿真器、曲面重構(gòu)器、厚度 分布擬合器、厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器、刀路仿真器和超聲波測(cè)厚儀，所述接觸式測(cè)頭、接觸式 測(cè)頭信號(hào)接收器安裝于五軸數(shù)控機(jī)床上，所述五軸數(shù)控機(jī)床、測(cè)量路徑仿真器、超聲波測(cè)厚 儀和曲面重構(gòu)器都與PC機(jī)連接，所述測(cè)量路徑規(guī)劃器與測(cè)量路徑仿真器連接，所述曲面重 構(gòu)器與厚度分布擬合器連接，所述厚度分布擬合器與厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器連接，所述厚度 補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器與刀路仿真器連接。
2. -種如權(quán)利要求1所述的大型薄壁蒙皮自適應(yīng)等壁厚銑削系統(tǒng)的加工方法，其特征 在于，包括如下步驟： 步驟一、將大型薄壁件安裝在對(duì)應(yīng)的工裝夾具上，找到工件加工零點(diǎn)、對(duì)刀； 步驟二、所述測(cè)量路徑規(guī)劃器進(jìn)行路徑規(guī)劃，所述測(cè)量路徑仿真器進(jìn)行測(cè)量仿真，確保 其正確性； 步驟三、步驟二無(wú)誤后，利用接觸式測(cè)頭通過(guò)接觸式信號(hào)接收器向五軸數(shù)控機(jī)床發(fā)送 信號(hào)，得到大型薄壁件的表面形貌； 步驟四、利用超聲波測(cè)厚儀進(jìn)行厚度測(cè)量； 步驟五、根據(jù)接觸式測(cè)頭和超聲波測(cè)厚儀所得到的測(cè)量結(jié)果，曲面重構(gòu)器重構(gòu)得到實(shí) 際輪廓曲面； 步驟六、利用厚度分布擬合器對(duì)步驟四得到的厚度數(shù)據(jù)和步驟五得到的曲面進(jìn)行處 理，得到曲面任意點(diǎn)處的厚度； 步驟七、利用厚度補(bǔ)償?shù)堵芬?guī)劃器對(duì)步驟六生成的實(shí)際厚度與理論厚度比較，得到厚 度偏差Λ*后，通過(guò)公式f =Ρ·-Λ計(jì)算補(bǔ)償?shù)段?，其中尸指的是補(bǔ)償?shù)段唬a(chǎn)指的是理 論刀位，規(guī)劃出具有厚度補(bǔ)償?shù)募庸ごa，從而生成非均勻切削量的厚度補(bǔ)償?shù)堵?，通過(guò)刀 路仿真器驗(yàn)證厚度補(bǔ)償?shù)堵返恼_性； 步驟八、步驟七無(wú)誤后，使用厚度補(bǔ)償?shù)堵穼?duì)大型薄壁件進(jìn)行加工。
【文檔編號(hào)】B23Q17/20GK104289748SQ201410416853
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】鄭驥, 杜正勇, 畢慶貞, 崔鑫 申請(qǐng)人:天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司, 上海拓璞數(shù)控科技有限公司, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院