本發(fā)明涉及數(shù)控加工，具體地，涉及一種整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法。

背景技術(shù)：

1、箱底是運(yùn)載火箭燃料貯箱的重要構(gòu)成零件，是典型的薄壁、大尺寸、復(fù)雜曲面零件。箱底的設(shè)計(jì)型面為橢圓第一象限曲線繞短軸的回轉(zhuǎn)面，為實(shí)現(xiàn)燃料的傳輸，一般設(shè)計(jì)有數(shù)個(gè)通孔后續(xù)與其他零件進(jìn)行焊接，同時(shí)在局部加厚壁厚用作焊接影響區(qū)，因此箱底一般在外形面上具有通孔和加厚區(qū)等特征，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜同時(shí)對其質(zhì)量要求高，使其成為運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)件中最難加工的產(chǎn)品之一。

2、貯箱整體箱底面積大，一般3米級整體箱底表面積超過12平方米，根據(jù)整體箱底的質(zhì)量控制需求，需要對整體箱底的壁厚數(shù)據(jù)進(jìn)行測量作為質(zhì)量評價(jià)重要依據(jù)，但采取傳統(tǒng)的手持式超聲測厚工藝，測量效率低、測量數(shù)據(jù)依賴手動(dòng)記錄，影響了對整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量的有效評價(jià)。

3、鏡像銑削加工是當(dāng)前整體箱底產(chǎn)品加工的主流加工工藝方法，采用鏡像銑削加工過程中，能自動(dòng)采集加工過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備各個(gè)軸的位置信息、壁厚信息、電渦流信息等三十余種加工數(shù)據(jù)。然而，鏡像銑削過程中采集頻率高達(dá)微秒級，總體的采樣點(diǎn)超過十萬個(gè)，采用傳統(tǒng)的分析方法處理效率低，而且純數(shù)字的分析缺乏與整體箱底產(chǎn)品、特征的對應(yīng)關(guān)系直觀顯示，不利于對整體箱底質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)、可視化的分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，包括：

3、步驟1：讀取鏡像銑削過程中的加工過程文件；

4、步驟2：根據(jù)預(yù)設(shè)算法識(shí)別加工過程文件中的正式加工點(diǎn)位，計(jì)算所有正式加工點(diǎn)位的法向矢量與壁厚線段長度，并根據(jù)不同壁厚范圍，對壁厚線段定義不同顏色；

5、步驟3：在三維軟件中，根據(jù)正式加工點(diǎn)位坐標(biāo)值、法向矢量值、壁厚線長度值與顏色，繪制所有正式加工刀位點(diǎn)的壁厚線，并按照顏色對所有壁厚線進(jìn)行渲染；

6、步驟4：根據(jù)壁厚信息，對所有正式加工刀位點(diǎn)的壁厚公差范圍進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析所處公差范圍的比例值，從而判斷加工是否合格，并以對話框形式展示于三維軟件中。

7、優(yōu)選地，在步驟1中，所述加工過程文件包括每個(gè)刀位點(diǎn)處鏡像銑削設(shè)備銑削側(cè)外五軸x、y、z、a、c與測量側(cè)內(nèi)五軸x2、y2、z2、a2、c2軸的坐標(biāo)值，工件坐標(biāo)系下的位置值px、py、pz，當(dāng)前刀位點(diǎn)處的實(shí)測壁厚值h；所述加工過程文件根據(jù)時(shí)間索引創(chuàng)建生成。

8、優(yōu)選地，在步驟2中，比較鏡像銑削設(shè)備外五軸a/c軸與內(nèi)五軸a2/c2軸的坐標(biāo)值是否相等，如果相等，則判斷所在點(diǎn)位為正式加工點(diǎn)位，否則為進(jìn)退刀點(diǎn)位。

9、優(yōu)選地，在步驟2中，通過齊次矩陣運(yùn)算，根據(jù)鏡像銑削設(shè)備a/c軸角度值，計(jì)算正式加工刀位點(diǎn)的法向矢量值，并根據(jù)理論壁厚值，計(jì)算實(shí)際壁厚與理論壁厚的差值作為當(dāng)前刀位點(diǎn)的壁厚公差，將加工過程文件中的刀位點(diǎn)作為壁厚線起點(diǎn)，將矢量方向、放大系數(shù)與壁厚公差進(jìn)行計(jì)算得到壁厚線的終點(diǎn)，并按照預(yù)設(shè)壁厚公差范圍設(shè)定壁厚線的顏色。

10、優(yōu)選地，根據(jù)銑削側(cè)外五軸a軸、c軸坐標(biāo)值，通過齊次變換矩陣，計(jì)算該刀位點(diǎn)的法向矢量nx、ny、nz；

11、nx=sincsina(1)

12、ny=-coscsina(2)

13、nz=cosa(3)

14、式中，nx、ny、nz分別為該點(diǎn)的刀軸矢量x、y、z軸分量，c、a分別為該點(diǎn)外五軸c軸和a軸的坐標(biāo)值；

15、讀取輸入的理論壁厚值hm，與設(shè)定的公差范圍dh，計(jì)算該點(diǎn)的壁厚公差值hc=h-hm；讀取輸入的壁厚公差范圍，判斷hc所處公差范圍，根據(jù)范圍對該處壁厚線的顏色進(jìn)行定義，如果hc<0，則將壁厚線設(shè)定為第一顏色；如果0≤hc≤dh，則將壁厚線設(shè)定為第二顏色；如果hc>dh，則將壁厚線設(shè)定為第三顏色；

16、根據(jù)過程文件中的工件坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值px、py、pz，將其定義為壁厚線的起點(diǎn)坐標(biāo)px1、py1、pz1：

17、px1=px(4)

18、py1=py(5)

19、pz1=pz(6)

20、式中，px1、py1、pz1分別為壁厚線的起點(diǎn)坐標(biāo)x、y、z軸坐標(biāo)值，px、py、pz分別為過程文件中的工件坐標(biāo)系下x、y、z軸坐標(biāo)值；

21、讀取輸入的放大系數(shù)k，計(jì)算壁厚線長度l為壁厚公差值與放大系數(shù)的乘積，即l=k×hc；根據(jù)計(jì)算出的法向矢量nx、ny、nz、壁厚線的起點(diǎn)坐標(biāo)px、py、pz以及壁厚線長度l，計(jì)算出壁厚線終點(diǎn)坐標(biāo)：

22、px2=px1+nx×l(7)

23、py2=py1+ny×l(8)

24、pz2=pz1+nz×l(9)

25、式中，px2、py2、pz2分別為壁厚線的終點(diǎn)坐標(biāo)，px1、py1、pz1分別為壁厚線的起點(diǎn)坐標(biāo)，l為壁厚線長度。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

27、（1）通過本發(fā)明的整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，能自動(dòng)化的識(shí)別與可視化處理整體箱底壁厚信息，大幅提高了分析效率，可視化的顯示可對壁厚公差分布進(jìn)行精準(zhǔn)定位；

28、（2）通過本發(fā)明的整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各壁厚公差區(qū)間分布情況，為壁厚質(zhì)量分析提供定量化數(shù)據(jù)，提高了加工質(zhì)量判斷的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，其特征在于，在步驟1中，所述加工過程文件包括每個(gè)刀位點(diǎn)處鏡像銑削設(shè)備銑削側(cè)外五軸x、y、z、a、c與測量側(cè)內(nèi)五軸x2、y2、z2、a2、c2軸的坐標(biāo)值，工件坐標(biāo)系下的位置值px、py、pz，當(dāng)前刀位點(diǎn)處的實(shí)測壁厚值h；所述加工過程文件根據(jù)時(shí)間索引創(chuàng)建生成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，其特征在于，在步驟2中，比較鏡像銑削設(shè)備外五軸a/c軸與內(nèi)五軸a2/c2軸的坐標(biāo)值是否相等，如果相等，則判斷所在點(diǎn)位為正式加工點(diǎn)位，否則為進(jìn)退刀點(diǎn)位。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，其特征在于，在步驟2中，通過齊次矩陣運(yùn)算，根據(jù)鏡像銑削設(shè)備a/c軸角度值，計(jì)算正式加工刀位點(diǎn)的法向矢量值，并根據(jù)理論壁厚值，計(jì)算實(shí)際壁厚與理論壁厚的差值作為當(dāng)前刀位點(diǎn)的壁厚公差，將加工過程文件中的刀位點(diǎn)作為壁厚線起點(diǎn)，將矢量方向、放大系數(shù)與壁厚公差進(jìn)行計(jì)算得到壁厚線的終點(diǎn)，并按照預(yù)設(shè)壁厚公差范圍設(shè)定壁厚線的顏色。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，其特征在于，根據(jù)銑削側(cè)外五軸a軸、c軸坐標(biāo)值，通過齊次變換矩陣，計(jì)算該刀位點(diǎn)的法向矢量nx、ny、nz；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種整體箱底鏡像銑削加工質(zhì)量分析方法，包括：步驟1：讀取鏡像銑削過程中的加工過程文件；步驟2：根據(jù)預(yù)設(shè)算法識(shí)別加工過程文件中的正式加工點(diǎn)位，計(jì)算所有正式加工點(diǎn)位的法向矢量與壁厚線段長度，并根據(jù)不同壁厚范圍，對壁厚線段定義不同顏色；步驟3：繪制所有正式加工刀位點(diǎn)的壁厚線，并按照顏色對所有壁厚線進(jìn)行渲染；步驟4：對所有正式加工刀位點(diǎn)的壁厚公差范圍進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析所處公差范圍的比例值，從而判斷加工是否合格，并以對話框形式展示于三維軟件中。本發(fā)明對加工質(zhì)量信息進(jìn)行識(shí)別，并能通過顏色、線段長度、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等形式對加工質(zhì)量進(jìn)行直觀展示與準(zhǔn)確計(jì)算，可以提高加工質(zhì)量分析效率與準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：周金強(qiáng),張余升,劉寬,邱碩,宋寶樂,孔維森,何啟超,劉曉,任斐,張選明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海航天設(shè)備制造總廠有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19