CN104289748A - 一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统及其加工方法，大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统包括接触式测头、接触式测头信号接收器、五轴数控机床、PC机、测量路径规划器、测量路径仿真器、曲面重构器、厚度分布拟合器、厚度补偿刀路规划器、刀路仿真器和超声波测厚仪。本发明通过接触式测头和超声波测厚仪分别得到大型薄壁件的表面形貌和厚度，再利用曲面重构器曲面重构出其实际轮廓曲面，接着利用厚度分布拟合器计算出该曲面的实际厚度，最后通过厚度补偿规划器对实际厚度和理论厚度比较，获得厚度补偿刀路，从而达到自动化程度更高、加工精度更好的目的。

Description

一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种大型薄壁件加工方法，具体是一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统及其加工方法。

背景技术

大型薄壁件厚度减薄加工一直是加工制造难题。现有加工方法主要分为传统铣削加工和电化学铣削加工。这两类铣削加工方法，加工前由于毛坯与工装夹具的贴合面之间无法实现无缝贴合，不可避免的将产生装夹误差。加工过程中，由于材料受热受力变形的现象，被加工的薄壁材料将产生弹塑性变形，导致加工误差产生，无法实现大型薄壁件的精密加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化、高精度的大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统及其加工方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统，包括接触式测头、接触式测头信号接收器、五轴数控机床、PC机、测量路径规划器、测量路径仿真器、曲面重构器、厚度分布拟合器、厚度补偿刀路规划器、刀路仿真器和超声波测厚仪，所述接触式测头、接触式测头信号接收器安装于五轴数控机床上，所述五轴数控机床、测量路径仿真器、超声波测厚仪和曲面重构器都与PC机连接，所述测量路径规划器与测量路径仿真器连接，所述曲面重构器与厚度分布拟合器连接，所述厚度分布拟合器与厚度补偿刀路规划器连接，所述厚度补偿刀路规划器与刀路仿真器连接。

所述的一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统的加工方法，包括如下步骤：

步骤一、将大型薄壁件安装在对应的工装夹具上，找到工件加工零点、对刀；

步骤二、所述测量路径规划器进行路径规划，所述测量路径仿真器进行测量仿真，确保其正确性；

步骤三、步骤二无误后，利用接触式测头通过接触式信号接收器向五轴数控机床发送信号，得到大型薄壁件的表面形貌；

步骤四、利用超声波测厚仪进行厚度测量；

步骤五、根据接触式测头和超声波测厚仪所得到的测量结果，曲面重构器重构得到实际轮廓曲面；

步骤六、利用厚度分布拟合器对步骤四得到的厚度数据和步骤五得到的曲面进行处理，得到曲面任意点处的厚度；

步骤七、利用厚度补偿刀路规划器对步骤六生成的实际厚度与理论厚度比较，得到厚度偏差                                                后，通过公式计算补偿刀位，其中指的是补偿刀位，指的是理论刀位，规划出具有厚度补偿的加工代码，从而生成非均匀切削量的厚度补偿刀路，通过刀路仿真器验证厚度补偿刀路的正确性；

步骤八、步骤七无误后，使用厚度补偿刀路对大型薄壁件进行加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：自动化程度更高，加工精度更好，可以大大提高零件生产的效率，并减少废品率。

附图说明

图1是大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统装置结构框图；

图2是大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统的加工过程工作原理；

图3是大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统的厚度补偿刀路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统，包括接触式测头、接触式测头信号接收器、五轴数控机床、PC机、测量路径规划器、测量路径仿真器、曲面重构器、厚度分布拟合器、厚度补偿刀路规划器、刀路仿真器和超声波测厚仪。其中接触式测头、接触式测头信号接收器安装于五轴数控机床上，五轴数控机床、测量路径仿真器、超声波测厚仪和曲面重构器都与PC机连接，测量路径规划器与测量路径仿真器连接，曲面重构器与厚度分布拟合器连接，厚度分布拟合器与厚度补偿刀路规划器连接，厚度补偿刀路规划器与刀路仿真器连接。

图2为大型薄壁件安装到夹具上时的情况，大型薄壁件内壁与夹具存在间隙，根据理论模型直接加工会导致工件过切报废，通过厚度补偿加工后能够有效的消除间隙和受热受力变形量，提高大型薄壁件的加工精度。

所述大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统的加工方法，具体包括如下步骤：

步骤一、将大型薄壁件安装在对应的工装夹具上，完成加工前的准备工作，包括找到工件加工零点、对刀。

步骤二、由测量路径规划器进行路径规划，即自动确定测量点的位置和数量。为防止路径规划不合理，该测量路径必须经过测量路径仿真器的路径仿真，确保其正确性。

步骤三、步骤二无误后，利用接触式测头通过接触式信号接收器向五轴数控机床发送信号，对大型薄壁件表面进行在线测量，并标记测量点，得到大型薄壁件的表面形貌。

步骤四、利用超声波测厚仪对步骤三标记的测量点进行厚度测量。

步骤五、根据接触式测头和超声波测厚仪所得到的测量结果，曲面重构器对大型薄壁件的表面形貌曲面重构得到实际轮廓曲面。

步骤六、利用厚度分布拟合器对步骤四得到的厚度数据和步骤五得到的曲面进行处理，得到曲面任意点处的厚度。

步骤七、利用厚度补偿刀路规划器对步骤六生成的实际厚度与理论厚度比较，得到厚度偏差后，通过公式计算补偿刀位，其中指的是补偿刀位，指的是理论刀位，规划出具有厚度补偿的加工代码，从而生成非均匀切削量的厚度补偿刀路，通过刀路仿真器验证厚度补偿刀路的正确性，厚度补偿刀路原理如图3所示；

步骤八、步骤七无误后，使用厚度补偿刀路对大型薄壁件进行加工。

本发明通过厚度补偿刀路规划器获得厚度补偿刀路，从而达到提高加工精度的目的，且自动化程度高，省去大量人工操作，不需要从工作台上拆卸工件进行检查，这样减少了补偿修复时二次装夹带来的误差。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统，其特征在于，包括接触式测头、接触式测头信号接收器、五轴数控机床、PC机、测量路径规划器、测量路径仿真器、曲面重构器、厚度分布拟合器、厚度补偿刀路规划器、刀路仿真器和超声波测厚仪，所述接触式测头、接触式测头信号接收器安装于五轴数控机床上，所述五轴数控机床、测量路径仿真器、超声波测厚仪和曲面重构器都与PC机连接，所述测量路径规划器与测量路径仿真器连接，所述曲面重构器与厚度分布拟合器连接，所述厚度分布拟合器与厚度补偿刀路规划器连接，所述厚度补偿刀路规划器与刀路仿真器连接。

2.一种如权利要求1所述的大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将大型薄壁件安装在对应的工装夹具上，找到工件加工零点、对刀；

步骤二、所述测量路径规划器进行路径规划，所述测量路径仿真器进行测量仿真，确保其正确性；

步骤三、步骤二无误后，利用接触式测头通过接触式信号接收器向五轴数控机床发送信号，得到大型薄壁件的表面形貌；

步骤四、利用超声波测厚仪进行厚度测量；

步骤五、根据接触式测头和超声波测厚仪所得到的测量结果，曲面重构器重构得到实际轮廓曲面；

步骤六、利用厚度分布拟合器对步骤四得到的厚度数据和步骤五得到的曲面进行处理，得到曲面任意点处的厚度；

步骤七、利用厚度补偿刀路规划器对步骤六生成的实际厚度与理论厚度比较，得到厚度偏差                                                后，通过公式计算补偿刀位，其中指的是补偿刀位，指的是理论刀位，规划出具有厚度补偿的加工代码，从而生成非均匀切削量的厚度补偿刀路，通过刀路仿真器验证厚度补偿刀路的正确性；

步骤八、步骤七无误后，使用厚度补偿刀路对大型薄壁件进行加工。