一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統及其加工方法
2023-06-26 08:16:56
一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統及其加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統及其加工方法，大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統包括接觸式測頭、接觸式測頭信號接收器、五軸數控工具機、PC機、測量路徑規劃器、測量路徑仿真器、曲面重構器、厚度分布擬合器、厚度補償刀路規劃器、刀路仿真器和超聲波測厚儀。本發明通過接觸式測頭和超聲波測厚儀分別得到大型薄壁件的表面形貌和厚度，再利用曲面重構器曲面重構出其實際輪廓曲面，接著利用厚度分布擬合器計算出該曲面的實際厚度，最後通過厚度補償規劃器對實際厚度和理論厚度比較，獲得厚度補償刀路，從而達到自動化程度更高、加工精度更好的目的。
【專利說明】一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統及其加工方法
【技術領域】
[0001] 本發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等壁厚銑 削系統及其加工方法。
【背景技術】
[0002] 大型薄壁件厚度減薄加工一直是加工製造難題。現有加工方法主要分為傳統銑削 加工和電化學銑削加工。這兩類銑削加工方法，加工前由於毛坯與工裝夾具的貼合面之間 無法實現無縫貼合，不可避免的將產生裝夾誤差。加工過程中，由於材料受熱受力變形的現 象，被加工的薄壁材料將產生彈塑性變形，導致加工誤差產生，無法實現大型薄壁件的精密 加工。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於提供一種自動化、高精度的大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系 統及其加工方法。
[0004] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案： 一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統，包括接觸式測頭、接觸式測頭信號接收器、 五軸數控工具機、PC機、測量路徑規劃器、測量路徑仿真器、曲面重構器、厚度分布擬合器、厚 度補償刀路規劃器、刀路仿真器和超聲波測厚儀，所述接觸式測頭、接觸式測頭信號接收器 安裝於五軸數控工具機上，所述五軸數控工具機、測量路徑仿真器、超聲波測厚儀和曲面重構器 都與PC機連接，所述測量路徑規劃器與測量路徑仿真器連接，所述曲面重構器與厚度分布 擬合器連接，所述厚度分布擬合器與厚度補償刀路規劃器連接，所述厚度補償刀路規劃器 與刀路仿真器連接。
[0005] 所述的一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統的加工方法，包括如下步驟： 步驟一、將大型薄壁件安裝在對應的工裝夾具上，找到工件加工零點、對刀； 步驟二、所述測量路徑規劃器進行路徑規劃，所述測量路徑仿真器進行測量仿真，確保 其正確性； 步驟三、步驟二無誤後，利用接觸式測頭通過接觸式信號接收器向五軸數控工具機發送 信號，得到大型薄壁件的表面形貌； 步驟四、利用超聲波測厚儀進行厚度測量； 步驟五、根據接觸式測頭和超聲波測厚儀所得到的測量結果，曲面重構器重構得到實 際輪廓曲面； 步驟六、利用厚度分布擬合器對步驟四得到的厚度數據和步驟五得到的曲面進行處 理，得到曲面任意點處的厚度； 步驟七、利用厚度補償刀路規劃器對步驟六生成的實際厚度與理論厚度比較，得到厚 度偏差A後，通過公式屍A計算補償刀位，其中r指的是補償刀位，Ρ?指的是理 論刀位，規劃出具有厚度補償的加工代碼，從而生成非均勻切削量的厚度補償刀路，通過刀 路仿真器驗證厚度補償刀路的正確性； 步驟八、步驟七無誤後，使用厚度補償刀路對大型薄壁件進行加工。
[0006] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：自動化程度更高，加工精度更好，可以大 大提高零件生產的效率，並減少廢品率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1是大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統裝置結構框圖； 圖2是大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統的加工過程工作原理； 圖3是大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統的厚度補償刀路原理圖。
【具體實施方式】
[0008] 下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬於本發明保護的範圍。
[0009] 請參閱圖1，本發明實施例中，一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統，包括接 觸式測頭、接觸式測頭信號接收器、五軸數控工具機、PC機、測量路徑規劃器、測量路徑仿真 器、曲面重構器、厚度分布擬合器、厚度補償刀路規劃器、刀路仿真器和超聲波測厚儀。其中 接觸式測頭、接觸式測頭信號接收器安裝於五軸數控工具機上，五軸數控工具機、測量路徑仿真 器、超聲波測厚儀和曲面重構器都與PC機連接，測量路徑規劃器與測量路徑仿真器連接， 曲面重構器與厚度分布擬合器連接，厚度分布擬合器與厚度補償刀路規劃器連接，厚度補 償刀路規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的情況，大型薄壁件內壁與夾具存在間隙，根 據理論模型直接加工會導致工件過切報廢，通過厚度補償加工後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等壁厚銑削系統的加工方法，具體包括如下步驟： 步驟一、將大型薄壁件安裝在對應的工裝夾具上，完成加工前的準備工作，包括找到工 件加工零點、對刀。
[0012] 步驟二、由測量路徑規劃器進行路徑規劃，即自動確定測量點的位置和數量。為防 止路徑規劃不合理，該測量路徑必須經過測量路徑仿真器的路徑仿真，確保其正確性。
[0013] 步驟三、步驟二無誤後，利用接觸式測頭通過接觸式信號接收器向五軸數控工具機 發送信號，對大型薄壁件表面進行在線測量，並標記測量點，得到大型薄壁件的表面形貌。
[0014] 步驟四、利用超聲波測厚儀對步驟三標記的測量點進行厚度測量。
[0015] 步驟五、根據接觸式測頭和超聲波測厚儀所得到的測量結果，曲面重構器對大型 薄壁件的表面形貌曲面重構得到實際輪廓曲面。
[0016] 步驟六、利用厚度分布擬合器對步驟四得到的厚度數據和步驟五得到的曲面進行 處理，得到曲面任意點處的厚度。
[0017] 步驟七、利用厚度補償刀路規劃器對步驟六生成的實際厚度與理論厚度比較，得 到厚度偏差A後，通過公式計算補償刀位，其中屍指的是補償刀位，P?指的 是理論刀位，規劃出具有厚度補償的加工代碼，從而生成非均勻切削量的厚度補償刀路，通 過刀路仿真器驗證厚度補償刀路的正確性，厚度補償刀路原理如圖3所示； 步驟八、步驟七無誤後，使用厚度補償刀路對大型薄壁件進行加工。
[0018] 本發明通過厚度補償刀路規劃器獲得厚度補償刀路，從而達到提高加工精度的目 的，且自動化程度高，省去大量人工操作，不需要從工作檯上拆卸工件進行檢查，這樣減少 了補償修復時二次裝夾帶來的誤差。
[0019] 對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在 不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論 從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權 利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有 變化囊括在本發明內。
[0020] 此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包 含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當 將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員 可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1. 一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統，其特徵在於，包括接觸式測頭、接觸式測 頭信號接收器、五軸數控工具機、PC機、測量路徑規劃器、測量路徑仿真器、曲面重構器、厚度 分布擬合器、厚度補償刀路規劃器、刀路仿真器和超聲波測厚儀，所述接觸式測頭、接觸式 測頭信號接收器安裝於五軸數控工具機上，所述五軸數控工具機、測量路徑仿真器、超聲波測厚 儀和曲面重構器都與PC機連接，所述測量路徑規劃器與測量路徑仿真器連接，所述曲面重 構器與厚度分布擬合器連接，所述厚度分布擬合器與厚度補償刀路規劃器連接，所述厚度 補償刀路規劃器與刀路仿真器連接。
2. -種如權利要求1所述的大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統的加工方法，其特徵 在於，包括如下步驟： 步驟一、將大型薄壁件安裝在對應的工裝夾具上，找到工件加工零點、對刀； 步驟二、所述測量路徑規劃器進行路徑規劃，所述測量路徑仿真器進行測量仿真，確保 其正確性； 步驟三、步驟二無誤後，利用接觸式測頭通過接觸式信號接收器向五軸數控工具機發送 信號，得到大型薄壁件的表面形貌； 步驟四、利用超聲波測厚儀進行厚度測量； 步驟五、根據接觸式測頭和超聲波測厚儀所得到的測量結果，曲面重構器重構得到實 際輪廓曲面； 步驟六、利用厚度分布擬合器對步驟四得到的厚度數據和步驟五得到的曲面進行處 理，得到曲面任意點處的厚度； 步驟七、利用厚度補償刀路規劃器對步驟六生成的實際厚度與理論厚度比較，得到厚 度偏差Λ*後，通過公式f =Ρ·-Λ計算補償刀位，其中屍指的是補償刀位，產指的是理 論刀位，規劃出具有厚度補償的加工代碼，從而生成非均勻切削量的厚度補償刀路，通過刀 路仿真器驗證厚度補償刀路的正確性； 步驟八、步驟七無誤後，使用厚度補償刀路對大型薄壁件進行加工。
【文檔編號】B23Q17/20GK104289748SQ201410416853
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】鄭驥, 杜正勇, 畢慶貞, 崔鑫 申請人:天津航天長徵火箭製造有限公司, 上海拓璞數控科技有限公司, 中國運載火箭技術研究院