專利名稱：基于制孔設(shè)備坐標(biāo)系確定的柔性導(dǎo)軌孔群加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于制孔設(shè)備坐標(biāo)系確定的柔性導(dǎo)軌孔群加工方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有機(jī)械加工通常使用的坐標(biāo)系為機(jī)械坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，也叫做程序坐標(biāo)系。通過在機(jī)床的機(jī)械坐標(biāo)系中設(shè)有一個(gè)固定的參考點(diǎn)(假設(shè)為(X，Y，Z，B))。這個(gè)參考點(diǎn)的作用主要是用來給機(jī)床本身一個(gè)定位。因?yàn)槊看伍_機(jī)后無論刀架停留在哪個(gè)位置，系統(tǒng)都把當(dāng)前位置設(shè)定為(0，0，0，0)，這樣勢必造成基準(zhǔn)的不統(tǒng)一，所以每次開機(jī)的第一步操作為參考點(diǎn)回歸(有的稱為回零點(diǎn))，也就是通過確定(X，Y，Z，B)來確定原點(diǎn)(0，0，0，0)。 一般數(shù)控機(jī)床的原點(diǎn)，是生產(chǎn)廠家在制造機(jī)床時(shí)設(shè)置的固定坐標(biāo)系原點(diǎn)，一般都在坐標(biāo)系的極限位置，也是機(jī)床的檢測基準(zhǔn)。工件坐標(biāo)系(Workpiece Coordinate System)固定于工件上的笛卡爾坐標(biāo)系。于加工工件而使用的坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。當(dāng)工件在機(jī)床上固定以后，工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)也就有了確定的位置關(guān)系，即兩坐標(biāo)原點(diǎn)的偏差就已確定。這就要測量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的距離。這個(gè)偏差值通常是由機(jī)床操作者在手動(dòng)操作下，通過工件測量頭或碰刀的方式測量的。該測量值可以預(yù)存在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)或編寫在加工程序中，在加工時(shí)工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)的偏差值便自動(dòng)加到工件坐標(biāo)系上，使數(shù)控系統(tǒng)按照機(jī)床坐標(biāo)系確定工件的坐標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)加工。柔性導(dǎo)軌自動(dòng)制孔設(shè)備是一種主要用于飛機(jī)裝配制孔的便攜式自動(dòng)化設(shè)備。一般機(jī)身和機(jī)翼都有大量的平緩曲面，將柔性導(dǎo)軌制孔系統(tǒng)直接固定在飛機(jī)表面進(jìn)行制孔，可以取代傳統(tǒng)的五軸制孔設(shè)備，具有成本低、重量輕、自動(dòng)化程度高、使用方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)翼和機(jī)身裝配的自動(dòng)制孔。該設(shè)備的同類產(chǎn)品，還可以廣泛應(yīng)用到各類平緩大曲面的多種加工及檢測，如銑削、鉆削、焊接、測量等。針對柔性導(dǎo)軌設(shè)備的特殊性，即裝夾時(shí)工件在XY平面上不能實(shí)現(xiàn)精確定位，以致出現(xiàn)C方向的轉(zhuǎn)角(繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng))，需要設(shè)計(jì)其獨(dú)特的設(shè)置工件坐標(biāo)系的過程。工件坐標(biāo)系(即編程坐標(biāo)系)的X軸和Y軸分別與機(jī)床坐標(biāo)系的X軸Y軸不平行，因而產(chǎn)生了一個(gè)
角 Y O現(xiàn)有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對三維坐標(biāo)系進(jìn)行補(bǔ)正，或是根據(jù)某種定位基準(zhǔn)建立非標(biāo)準(zhǔn)的直角坐標(biāo)系。但是涉及專門應(yīng)用于飛機(jī)蒙皮的柔性制孔，特別是利用柔性軌道加工群孔的補(bǔ)正方法暫無任何記載。其中關(guān)鍵的技術(shù)，是在曲面上建立工件坐標(biāo)系的方法。因此，建立一套可行、易用、高效的柔性軌道群孔加工方法，成為飛機(jī)裝配領(lǐng)域的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于制孔設(shè)備坐標(biāo)系確定的柔性導(dǎo)軌孔群加工方法，有利于克服機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系存在偏角的系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高精度、高效率運(yùn)作。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟第一步、確定機(jī)床坐標(biāo)系使機(jī)床的X軸、Y軸自動(dòng)回零，各機(jī)床軸零點(diǎn)確定后，各軸方向按照設(shè)備本身各軸限制的方向?yàn)檩S的方向，此時(shí)可以確定機(jī)床坐標(biāo)系；第二步、輔助孔坐標(biāo)的確定及數(shù)據(jù)采集兩個(gè)K孔為預(yù)先規(guī)劃的工藝孔，與待加工群孔相對位置固定，在加工準(zhǔn)備期內(nèi)測量兩個(gè)孔在工件上的實(shí)際位置，并記錄兩孔連線與機(jī)床X軸的夾角Y 2。所述的實(shí)際位置是指以機(jī)床的X軸、Y軸為坐標(biāo)系的二維坐標(biāo)；第三步、消除C向偏角誤差通過計(jì)算加工代碼中的兩個(gè)K孔的連線與編程坐標(biāo)系中X軸的夾角Yl，得到偏擺角、=Y2-Y1，即為待調(diào)整的工件定位偏角，通過對加工代碼的坐標(biāo)系做-Y角坐標(biāo)變換，并設(shè)定其中一個(gè)K孔作為工件零點(diǎn)，則實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)誤差的消除。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于適用于平緩大表面的群孔加工，尤其適用于飛機(jī)蒙皮表面的群孔加工。本發(fā)明使三維空間的孔定位，轉(zhuǎn)化為二維平面的群孔定位問題，簡化了計(jì)算步驟，提高了加工效率。


圖1機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系關(guān)系圖。圖2實(shí)施方案流程圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例應(yīng)用環(huán)境包括工件1和設(shè)備加工范圍2，3為與機(jī)床硬件相關(guān)的機(jī)床坐標(biāo)系，4為與工件相關(guān)的工件坐標(biāo)系，γ角的值5為偏轉(zhuǎn)角的值，即Xm和Xp的夾角，6為待加工的一組群孔，7和8分別為兩個(gè)工藝定位K孔。如圖2所示，本實(shí)施例過程包括第一步、各軸回零過程，確定機(jī)床坐標(biāo)系使機(jī)床的X軸、Y軸自動(dòng)回零，各機(jī)床軸零點(diǎn)確定后，各軸方向按照設(shè)備本身各軸限制的方向?yàn)檩S的方向，此時(shí)可以確定機(jī)床坐標(biāo)系；第二步、輔助孔坐標(biāo)的確定及數(shù)據(jù)采集兩個(gè)K孔為預(yù)先規(guī)劃的工藝孔，與待加工群孔相對位置固定。在加工準(zhǔn)備期內(nèi)，利用檢測設(shè)備，測量兩個(gè)孔在工件上的實(shí)際位置，并用變量將其記錄。第三步、消除C向偏角誤差通過計(jì)算兩個(gè)K孔連線角度的實(shí)際值與預(yù)設(shè)值的差別，得到偏擺角Y，具體為根據(jù)工藝要求，為確定待加工群孔的位置，工件上應(yīng)具有兩個(gè)工藝定位孔，在數(shù)模中與在實(shí)際加工中，這兩個(gè)工藝孔與待加工群孔的相對位置是嚴(yán)格一致的。先在數(shù)模中(或是加工代碼中)算出這兩個(gè)孔的連線與編程坐標(biāo)系中X軸的夾角Yl ；之后在加工準(zhǔn)備期內(nèi)，測量兩個(gè)孔在工件上的實(shí)際位置，以求得兩孔連線與機(jī)床X軸的夾角Y2。兩者之差Y = Y 2-Yl即為待調(diào)整的工件定位偏角。最后對原始程序坐標(biāo)系做-Y角坐標(biāo)變換，并設(shè)定其中一個(gè)K孔作為工件零點(diǎn)。至此，柔性導(dǎo)軌自動(dòng)制孔設(shè)備中機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系確定完畢，偏轉(zhuǎn)誤差消除。本發(fā)明重點(diǎn)在于柔性導(dǎo)軌制孔設(shè)備坐標(biāo)系確定方法。由于采用了上述技術(shù)方案， 使三維空間的孔定位，轉(zhuǎn)化為二維平面的群孔定位問題，簡化了計(jì)算步驟，提高了加工效率。所述的柔性導(dǎo)軌孔群加工方法，已經(jīng)應(yīng)用到飛機(jī)專用柔性軌道自動(dòng)制孔機(jī)上，并且取得了較好的效果。不僅解決了曲面表面群孔定位問題，同時(shí)也提高了鉆孔定位精度。
權(quán)利要求
1.一種基于制孔設(shè)備坐標(biāo)系確定的柔性導(dǎo)軌孔群加工方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、確定機(jī)床坐標(biāo)系使機(jī)床的X軸、Y軸自動(dòng)回零，各機(jī)床軸零點(diǎn)確定后，各軸方向按照設(shè)備本身各軸限制的方向?yàn)檩S的方向，此時(shí)可以確定機(jī)床坐標(biāo)系；第二步、輔助孔坐標(biāo)的確定及數(shù)據(jù)采集兩個(gè)K孔為預(yù)先規(guī)劃的工藝孔，與待加工群孔相對位置固定，在加工準(zhǔn)備期內(nèi)測量兩個(gè)孔在工件上的實(shí)際位置，并記錄兩孔連線與機(jī)床X 軸的夾角Y2 ；第三步、消除C向偏角誤差通過計(jì)算加工代碼中的兩個(gè)K孔的連線與編程坐標(biāo)系中X 軸的夾角Yl，得到偏擺角Y = Y2-Y1，即為待調(diào)整的工件定位偏角，通過對加工代碼的坐標(biāo)系做-Y角坐標(biāo)變換，并設(shè)定其中一個(gè)K孔作為工件零點(diǎn)，則實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)誤差的消除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于制孔設(shè)備坐標(biāo)系確定的柔性導(dǎo)軌孔群加工方法，其特征是，所述的實(shí)際位置是指以機(jī)床的X軸、Y軸為坐標(biāo)系的二維坐標(biāo)。
全文摘要
一種機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域的基于制孔設(shè)備坐標(biāo)系確定的柔性導(dǎo)軌孔群加工方法，通過計(jì)算兩個(gè)K孔連線角度的實(shí)際值與預(yù)設(shè)值的差別，得到偏擺角γ，并對加工代碼的坐標(biāo)系做-γ角坐標(biāo)變換，并設(shè)定其中一個(gè)K孔作為工件零點(diǎn)，則實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)誤差的消除。本發(fā)明有利于克服機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系存在偏角的系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高精度、高效率運(yùn)作。
文檔編號B23B35/00GK102266958SQ201110188880
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者冰峰, 姚振強(qiáng), 張冉冉, 徐曉霞, 胡永祥 申請人:上海交通大學(xué)