一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統(tǒng)及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統(tǒng)及其加工方法，大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統(tǒng)包括接觸式測頭、接觸式測頭信號接收器、五軸數(shù)控機床、PC機、測量路徑規(guī)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?shù)堵芬?guī)劃器、刀路仿真器和超聲波測厚儀。本發(fā)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，最后通過厚度補償規(guī)劃器對實際厚度和理論厚度比較，獲得厚度補償?shù)堵罚瑥亩_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(tǒng)及其加工方法

【技術領域】
[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等壁厚銑 削系統(tǒng)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 無法實現(xiàn)無縫貼合，不可避免的將產(chǎn)生裝夾誤差。加工過程中，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，導致加工誤差產(chǎn)生，無法實現(xiàn)大型薄壁件的精密 加工。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種自動化、高精度的大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系 統(tǒng)及其加工方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)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(tǒng)，包括接觸式測頭、接觸式測頭信號接收器、 五軸數(shù)控機床、PC機、測量路徑規(guī)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?shù)堵芬?guī)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 安裝于五軸數(shù)控機床上，所述五軸數(shù)控機床、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(guī)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?shù)堵芬?guī)劃器連接，所述厚度補償?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(guī)劃器進行路徑規(guī)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、步驟二無誤后，利用接觸式測頭通過接觸式信號接收器向五軸數(shù)控機床發(fā)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(jù)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(shù)據(jù)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?shù)堵芬?guī)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后，通過公式尸A計算補償?shù)段?，其中r指的是補償?shù)段?，?指的是理 論刀位，規(guī)劃出具有厚度補償?shù)募庸ごa，從而生成非均勻切削量的厚度補償?shù)堵罚ㄟ^刀 路仿真器驗證厚度補償?shù)堵返恼_性； 步驟八、步驟七無誤后，使用厚度補償?shù)堵穼Υ笮捅”诩M行加工。
[0006] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)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(chǎn)的效率，并減少廢品率。

【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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的厚度補償?shù)堵吩韴D。

【具體實施方式】
[0008] 下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)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(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0009] 請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種大型薄壁蒙皮自適應等壁厚銑削系統(tǒng)，包括接 觸式測頭、接觸式測頭信號接收器、五軸數(shù)控機床、PC機、測量路徑規(guī)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?shù)堵芬?guī)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于五軸數(shù)控機床上，五軸數(shù)控機床、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(guī)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?shù)堵芬?guī)劃器連接，厚度補 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的情況，大型薄壁件內壁與夾具存在間隙，根 據(jù)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(guī)劃器進行路徑規(guī)劃，即自動確定測量點的位置和數(shù)量。為防 止路徑規(guī)劃不合理，該測量路徑必須經(jīng)過測量路徑仿真器的路徑仿真，確保其正確性。
[0013] 步驟三、步驟二無誤后，利用接觸式測頭通過接觸式信號接收器向五軸數(shù)控機床 發(fā)送信號，對大型薄壁件表面進行在線測量，并標記測量點，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(jù)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(shù)據(jù)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?shù)堵芬?guī)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后，通過公式計算補償?shù)段?，其中尸指的是補償?shù)段?，P?指的 是理論刀位，規(guī)劃出具有厚度補償?shù)募庸ごa，從而生成非均勻切削量的厚度補償?shù)堵?，?過刀路仿真器驗證厚度補償?shù)堵返恼_性，厚度補償?shù)堵吩砣鐖D3所示； 步驟八、步驟七無誤后，使用厚度補償?shù)堵穼Υ笮捅”诩M行加工。
[0018] 本發(fā)明通過厚度補償?shù)堵芬?guī)劃器獲得厚度補償?shù)堵?，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，不需要從工作臺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] 對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(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現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論 從哪一點來看，均應將實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 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范圍內的所有 變化囊括在本發(fā)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，但并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(jīng)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(tǒng)，其特征在于，包括接觸式測頭、接觸式測 頭信號接收器、五軸數(shù)控機床、PC機、測量路徑規(guī)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?shù)堵芬?guī)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于五軸數(shù)控機床上，所述五軸數(shù)控機床、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(guī)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?shù)堵芬?guī)劃器連接，所述厚度 補償?shù)堵芬?guī)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(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(guī)劃器進行路徑規(guī)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、步驟二無誤后，利用接觸式測頭通過接觸式信號接收器向五軸數(shù)控機床發(fā)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(jù)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(shù)據(jù)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?shù)堵芬?guī)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*后，通過公式f =Ρ·-Λ計算補償?shù)段?，其中尸指的是補償?shù)段?，產(chǎn)指的是理 論刀位，規(guī)劃出具有厚度補償?shù)募庸ごa，從而生成非均勻切削量的厚度補償?shù)堵?，通過刀 路仿真器驗證厚度補償?shù)堵返恼_性； 步驟八、步驟七無誤后，使用厚度補償?shù)堵穼Υ笮捅”诩M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(yōu)先權日:2014年8月22日
【發(fā)明者】鄭驥, 杜正勇, 畢慶貞, 崔鑫 申請人:天津航天長征火箭制造有限公司, 上海拓璞數(shù)控科技有限公司, 中國運載火箭技術研究院