本發(fā)明涉及數(shù)控加工領(lǐng)域，具體涉及運(yùn)載火箭貯箱整體成形箱底五軸鏡像銑數(shù)控加工方法。

背景技術(shù)：
箱底是運(yùn)載火箭燃料貯箱的關(guān)鍵承力結(jié)構(gòu)，其加工質(zhì)量對火箭整體性能和可靠性等都有著極為重要的影響。箱底設(shè)計(jì)面形為橢圓第I象限曲線段繞短軸的回轉(zhuǎn)面，對應(yīng)不同型號火箭，其大小（φ2250mm～φ5000mm）、幾何尺寸（壁厚0.8mm～2.6mm）及精度要求（壁厚公差±0.1mm～±0.2mm）各異，但都屬于大尺寸、薄壁、復(fù)雜雙曲率曲面類高精度零件。目前，塑性整體成形工藝（如充液拉深、旋壓等），逐步成為箱底成形的重要方法。按設(shè)計(jì)減重要求，整體成形箱底需加工大面積減輕區(qū)域且減輕區(qū)壁厚相等。圖1所示為現(xiàn)有的化銑加工工藝流程示意圖；圖2所示為現(xiàn)有的基于“模胎式裝夾”的數(shù)控加工工藝流程示意圖?，F(xiàn)有化銑方法存在的問題：（1）化學(xué)腐蝕極易出現(xiàn)過腐蝕或不均勻腐蝕，導(dǎo)致整體成形箱底出現(xiàn)點(diǎn)蝕坑、壁厚偏薄，零件強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求，或者腐蝕不到位、費(fèi)重過大；（2）排放大量化學(xué)廢液，環(huán)境污染嚴(yán)重、后續(xù)處理成本大。數(shù)控加工替代化銑已成為必然趨勢。現(xiàn)有基于“模胎式裝夾”的數(shù)控加工方法存在的問題：（1）箱底減輕區(qū)與模胎之間無法“夾緊”，只有“定位”關(guān)系，屬于不可靠裝夾；（2）不可靠裝夾下，切削力/熱耦合導(dǎo)致零件加工變形，刀具實(shí)際切削厚度呈隨機(jī)變化，剩余壁厚尺寸無法保證（合格率不到10%）、精度嚴(yán)重超差（實(shí)際壁厚公差±0.5mm～±1.5mm）；（3）需要多次測量厚度并反復(fù)補(bǔ)償，箱底加工一致性差、可靠性低，只能采用極為保守的工藝參數(shù)，加工效率極低。對此，亟需一種更為先進(jìn)可靠的數(shù)控加工方法，實(shí)現(xiàn)整體成形箱底等壁厚、變形可控、高精度加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的問題是，如何實(shí)現(xiàn)整體成形箱底等壁厚變形可控精密數(shù)控加工；為解決所述問題，本發(fā)明提供整體成形箱底五軸鏡像銑數(shù)控加工方法。本發(fā)明提供的整體成形箱底五軸鏡像銑數(shù)控加工方法，包括：步驟一、將零件置于回轉(zhuǎn)工裝臺面，并定位；步驟二、刀具沿所述零件外型面切削；隨動裝置沿零件內(nèi)型面移動，刀具的軸線、隨動裝置的軸線與零件的法線在同一條直線上；步驟三、測厚儀測量當(dāng)前點(diǎn)厚度，如果和設(shè)定的厚度相同，刀具移動到下一點(diǎn)；如果比設(shè)定的厚度大，繼續(xù)切削當(dāng)前點(diǎn)。進(jìn)一步，所述零件為貯箱整體成形箱底，采用回轉(zhuǎn)工裝臺上的夾緊機(jī)構(gòu)夾緊箱底裙邊；調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)工裝臺面的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，調(diào)整已夾緊箱底的整體位置，使得箱底軸線與回轉(zhuǎn)工裝臺回轉(zhuǎn)軸同軸。進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)箱底軸線與回轉(zhuǎn)工裝臺回轉(zhuǎn)軸同軸包括：步驟1.1、采用非接觸式線激光掃描箱底內(nèi)型面的底部和中部，得到兩組環(huán)形點(diǎn)云，點(diǎn)云數(shù)不小于500萬個；步驟1.2、采用垂直于回轉(zhuǎn)工裝臺回轉(zhuǎn)軸的橫截面截取環(huán)形點(diǎn)云，計(jì)算環(huán)形點(diǎn)云橫截面形狀的圓心，橫截面數(shù)量不小于300個；步驟1.3、采用最小二乘算法擬合所述圓心所在的直線，調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)工裝臺上的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，調(diào)整已夾緊箱底的整體位置，使得擬合直線與回轉(zhuǎn)工裝臺回轉(zhuǎn)軸同軸，即整體成形箱底軸線與回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)軸同軸。進(jìn)一步，所述刀具的走刀方式為“Zig-Zag”型或螺旋型。進(jìn)一步，所述切削包括粗加工切削和精加工切削，所述粗加工切削設(shè)定的厚度為2mm～3mm，進(jìn)給速度4000mm/min～6000mm/min；轉(zhuǎn)速為5000rpm～8000rpm；精加工切削設(shè)定的厚度為0.5mm～0.8mm、進(jìn)給速度6000mm/min～8000mm/min、轉(zhuǎn)速為8000rpm～10000rpm。進(jìn)一步，通過擺動刀具調(diào)整刀具軸線；通過擺動隨動裝置調(diào)整隨動裝置軸線。本發(fā)明的有益效果包括：本發(fā)明所提供的方案的刀具具有直角坐標(biāo)系下的三個自由度、擺動自由度、轉(zhuǎn)動自由度；隨動裝置具有直角坐標(biāo)系下的三個自由度和擺動自由度；刀具切削零件時(shí)，隨動裝置同步移動，對零件形成支撐與保護(hù)，提高了切削位置的支撐剛度與夾緊效果，進(jìn)而控制切削變形；隨動裝置的測厚儀精確測量零件厚度，實(shí)時(shí)對比測量厚度與設(shè)定厚度的差值并反饋，根據(jù)反饋的厚度差進(jìn)行加工，確保零件等厚，提高精度。隨動裝置由回轉(zhuǎn)工裝臺帶動轉(zhuǎn)動，隨動裝置、刀具同軸，且軸線與零件的法線重合，所以可以提高精度和可靠性。附圖說明圖1為現(xiàn)有的基于化銑加工的工藝流程示意圖；圖2為現(xiàn)有的基于“模胎式裝夾”的數(shù)控加工工藝流程示意圖；圖3為本發(fā)明所述的一種運(yùn)載火箭燃料貯箱整體成形箱底等厚度五軸鏡像銑數(shù)控加工方法示意圖。具體實(shí)施方式下文中，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。本發(fā)明實(shí)施例提供的整體成形箱底五軸鏡像銑數(shù)控加工為例，包括：步驟一、將零件放置在五軸鏡像銑加工裝置的回轉(zhuǎn)工裝臺面上，工裝臺包括夾緊機(jī)構(gòu)和位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，采用夾緊機(jī)構(gòu)夾緊箱底裙邊2，如圖3。參考圖3，本發(fā)明實(shí)施例采用的五軸鏡像銑數(shù)控加工裝置包括：刀具4、隨動裝置5；所述隨動裝置5包括測厚儀6；工作時(shí)，所述刀具4的軸線、隨動裝置5的軸線、零件1的法線重合；所述測厚儀6測量零件的厚度。所述刀具包括動力頭，所述動力頭連接驅(qū)動裝置，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動刀具運(yùn)動；所述刀具具有沿零件表面移動的自由度，即在直角坐標(biāo)系中的三個自由度、擺動自由度和繞垂直于動力頭軸線轉(zhuǎn)動的自由度。所述隨動裝置與刀具同步運(yùn)動。所述隨動裝置具有沿零件內(nèi)表面移動的自由度和擺動自由度，通過擺動調(diào)節(jié)刀具和隨動裝置的軸線的方向；所述隨動裝置由回轉(zhuǎn)工裝臺帶動轉(zhuǎn)動。步驟二、調(diào)節(jié)所述零件的位置，滿足零件軸線與回轉(zhuǎn)工作臺同軸；步驟三、刀具沿零件的外型面切削零件，隨動裝置沿零件內(nèi)型面同步移動；其中刀軸方向與箱底各切削點(diǎn)位置外法線方向一致，走刀方式為“Zig-Zag”型或螺旋型。為了對零件形成支撐與可靠裝夾，所述隨動裝置還包括支撐于隨動裝置平臺表面和零件內(nèi)型面之間的支撐單元7，參考圖3。為保證零件軸線與回轉(zhuǎn)工作臺軸線重合，如圖3所示，所述隨動裝置還包括掃描儀8，在一個實(shí)施例中，所述掃描儀采用非接觸式線激光掃描儀。所述步驟二包括：步驟1.1、采用非接觸式線激光掃描箱底內(nèi)型面，線激光寬度為32mm，掃描位置分別為箱底中部，（例如：箱底高度1/2處）和底部（例如：靠近裙邊），得到兩組環(huán)形點(diǎn)云，點(diǎn)云數(shù)不小于500萬個（例如：線激光寬度分辨率為0.01mm，則采樣點(diǎn)數(shù)量約為500萬個）；步驟1.2、根據(jù)逆向工程中成熟的算法（例如：基于最小距離原則的去噪算法），消除冗余點(diǎn)、噪聲點(diǎn)與重疊點(diǎn)，計(jì)算點(diǎn)云環(huán)形橫截面圓心，橫截面數(shù)量不小于300個（例如：按0.1mm等分線激光寬度，可得橫截面320個）；步驟1.3、采用最小二乘算法擬合直線，調(diào)節(jié)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，調(diào)整已夾緊箱底的整體位置，使得擬合直線與回轉(zhuǎn)工裝臺回轉(zhuǎn)軸同軸，同軸度不大于3mm（例如：1mm、2mm、3mm），固定零位調(diào)整工裝。所述步驟三包括粗加工切削和精加工切削，刀具為聚晶金剛石刀具，粗加工切削設(shè)定的厚度為2mm～3mm、進(jìn)給速度4000mm/min～6000mm/min、轉(zhuǎn)速為5000rpm～8000rpm，精加工切削設(shè)定的厚度為0.5mm～0.8mm、進(jìn)給速度6000mm/min～8000mm/min、轉(zhuǎn)速為8000rpm～10000rpm，刀軸方向與箱底各切削點(diǎn)位置外法線方向一致，走刀方式為“Zig-Zag”型或螺旋型。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：本發(fā)明方法整體成形箱底五軸鏡像銑，壁厚加工精度高且一致性好、效率高，隨動裝置可實(shí)現(xiàn)任意切削區(qū)域的可靠裝夾、加工變形小，可實(shí)現(xiàn)厚度實(shí)時(shí)測量與補(bǔ)償。采用“整體成形箱底五軸鏡像銑方案”較“化銑方案”加工精度高、可靠性高、減重效果好、無污染、無需后續(xù)處理、加工后的切屑可重復(fù)利用；采用“整體成形箱底五軸鏡像銑方案”較“基于‘模胎式裝夾’數(shù)控銑削方案”裝夾穩(wěn)定可靠、加工精度高、加工變形小、可滿足箱底等壁厚加工要求、無需反復(fù)測量與補(bǔ)償，效率大幅提升。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。