CN105538035A - 一种金属零件精密加工设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属零件精密加工设备及方法，所述设备包括：工件固定装置、检测模块、加工控制处理模块和加工执行装置；所述方法包括：按当前加工参数对金属工件进行加工；得到金属工件的轴向振动参数和径向振动参数；得到金属工件的尺寸参数和缺陷参数；轴向振动参数、径向振动参数、尺寸参数、缺陷参数与当前加工参数进行融合计算得到加工修正数据；根据加工修正数据对当前加工参数进行修正，得到新加工参数；将新加工参数作为当前加工参数；重复执行上述步骤，直到金属工件达到预订加工效果，则停止加工。本发明可实现″加工-测量-误差修正-加工″的闭环加工过程，提高金属零件的加工精度。

Description

一种金属零件精密加工设备及方法
技术领域
本发明涉及金属工件的加工设备及方法，尤其涉及金属工件的精密加工设备及方法。
背景技术
由于工艺环境、工艺路线的几何误差，工件内应力重新分布引起的变形等原因，金属零件易出现尺寸偏差或缺陷，需要二次加工，甚至由于超差而报废。因此有必要在加工过程中对金属零件进行在线测量，及时修正误差。本发明公开的一种金属零件精密加工设备及精密加工方法，可实现″加工-测量-误差修正-加工″的闭环加工过程，提高金属零件的加工精度，具有重要意义。
目前关于实现金属零件精密加工的技术主要有：
机器视觉法，通过图像采集处理系统在线实时获取金属零件的轮廓信息，测量精度较低，且易受环境光线、金属反光等因素影响。
激光干涉法，利用干涉原理测量光程之差，进而可计算金属零件的几何长度或曲率，测量精度高，易受金属表面平整性、灰尘、振动等因素影响。
电涡流法，利用电涡流测距原理测量并计算零件尺寸，测量精度和缺陷信息解析度较低。
综上所述，尚无较佳的金属零件精密加工设备及精密加工方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种金属零件精密加工设备及方法。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
一种金属零件精密加工设备，包括：工件固定装置、检测模块、加工控制处理模块和加工执行装置；所述
工件固定装置，用于固定金属工件；
检测模块，包括振动传感器、电涡流传感器、信号调理模块；所述振动传感器，用于感知工件固定装置的轴向振动信息和径向振动信息，并将轴向振动信息和径向振动信息转换为电信号；所述电涡流传感器，用于感知涡流线圈磁场与涡流感应磁场之间的交互强弱信息，并将所述交互强弱信息转化为电信号；所述信号调理模块，用于对振动传感器传输的电信号、电涡流传感器传输的电信号进行锁相处理、放大处理，输出模拟电压信号；
加工控制处理模块，包括模拟电压信号处理模块、数字信号处理模块和加工参数修正模块；所述模拟电压信号处理模块，用于将信号调理模块传输的模拟电压信号转换为数字信号；所述数字信号处理模块，用于根据数字信号，计算金属工件的轴向振动参数、径向振动参数，以及金属工件的尺寸参数和缺陷参数；所述加工参数修正模块，用于将工件的轴向振动参数、径向振动参数、尺寸参数、缺陷参数与当前加工参数进行融合计算后得到加工修正数据，并根据加工修正数据对当前加工参数进行修正，获得新加工参数，即变为当前加工参数；
加工执行装置，根据当前加工参数，对工件进行加工。
一种金属零件精密加工方法，包括：
按当前加工参数{p}对金属工件进行加工；
得到金属工件的轴向振动参数{a}、径向振动参数{b}、尺寸参数{c}和缺陷参数{d}；
将金属工件的轴向振动参数{a}、径向振动参数{b}、尺寸参数{c}和缺陷参数{d}与当前加工参数{p}进行融合计算得到加工修正数据{e}；
根据加工修正数据{e}对当前加工参数{p}进行修正，得到新加工参数{p′}；
将新加工参数{p′}作为当前加工参数{p}；
重复执行上述步骤，直到金属工价达到预定加工效果，停止加工。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
实现了″加工-测量-误差修正-加工″的闭环加工过程，可以在加工过程中对金属零件进行在线测量，及时修正误差，避免金属零件二次加工或者由于超差而报废，提高金属零件的加工精度。
附图说明
图1是金属零件精密加工设备结构示意图；
图2是金属零件精密加工方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
参见图1，为金属零件精密加工设备结构示意图，包括：工件固定装置1、检测模块3、加工控制处理模块4和加工执行装置5；所述
工件固定装置，用于固定金属工件，便于加工；
检测模块3，包括振动传感器、电涡流传感器、信号调理模块；所述振动传感器，用于感知工件固定装置的轴向振动信息和径向振动信息，并将轴向振动信息和径向振动信息转换为电信号；所述电涡流传感器，用于感知涡流线圈磁场(涡流线圈磁场由电涡流传感器产生)与涡流感应磁场(涡流感应磁场由金属工件产生)之间的交互强弱信息，并将此交互强弱信息转化为电信号；所述信号调理模块，用于对振动传感器传输的电信号、电涡流传感器传输的电信号进行锁相处理、放大处理，最终输出模拟电压信号。
加工控制处理模块4，包括模拟电压信号处理模块、数字信号处理模块和加工参数计算模块；所述模拟电压信号处理模块，用于将信号调理模块传输的模拟电压信号转换为数字信号；所述数字信号处理模块，用于根据模拟电压信号处理模块传输的数字信号，计算金属工件的轴向振动参数、径向振动参数，以及金属工件的尺寸参数和缺陷参数；所述加工参数修正模块，用于将数字信号处理模块传输的轴向振动参数、径向振动参数、尺寸参数、缺陷参数与当前加工参数进行融合计算后得到加工修正数据，根据加工修正数据对当前加工参数进行修正，获得新加工参数，新加工参数即变为当前加工参数。
加工执行装置5，根据当前加工参数，对工件进行铣、削、磨等加工。
上述振动传感器至少包括有两个；
上述电涡流传感器至少包括有八个，且电涡流传感器应用金属工件表面平行放置；
上述信号调理模块和模拟电压信号处理模块分别至少包括有十个；
上述电涡流传感器用于感知涡流线圈磁场与涡流感应磁场之间的交互强弱信息，此交互强弱信息反应了金属工件的尺寸信息和缺陷信息；所述振动传感器为电涡流传感器或三轴加速度传感器。
本实施例还提供了一种金属零件精密加工方法，如图2所示，同时所述精密加工方法也阐明了本实施例所述精密加工设备的工作过程，所述精密加工方法的实现步骤包括：
步骤101：固定金属工件，按当前加工参数{p}对金属工件进行加工；
步骤102：感知工件固定装置的轴向振动信息和径向振动信息，并据此计算得到金属工件的轴向振动参数{a}和径向振动参数{b}；
步骤103：感知涡流线圈磁场与涡流感应磁场之间的交互强弱信息，并据此计算得到金属工件的尺寸参数{c}和缺陷参数{d}；
步骤104：轴向振动参数{a}、径向振动参数{b}、尺寸参数{c}、缺陷参数{d}与当前加工参数{p}进行融合计算得到加工修正数据{e}；
步骤105：根据加工修正数据{e}对当前加工参数{p}进行修正，得到新加工参数{p′}；
步骤106：将新加工参数{p′}作为当前加工参数{p}；
步骤107：从步骤101开始重复执行上述步骤，直到金属工件达到了预订加工效果，则停止加工。
所述的轴向振动参数{a}、径向振动参数{b}、尺寸参数{c}、缺陷参数{d}与当前加工参数{p}进行融合计算所采用的方式为神经网络或者支持向量机。
上述实施例适用于对金属零件进行在线测量及精密加工。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种金属零件精密加工设备，其特征在于，所述加工设备包括：工件固定装置、检测模块、加工控制处理模块和加工执行装置；所述
工件固定装置，用于固定金属工件；
检测模块，包括振动传感器、电涡流传感器、信号调理模块；所述振动传感器，用于感知工件固定装置的轴向振动信息和径向振动信息，并将轴向振动信息和径向振动信息转换为电信号；所述电涡流传感器，用于感知涡流线圈磁场与涡流感应磁场之间的交互强弱信息，并将所述交互强弱信息转化为电信号；所述信号调理模块，用于对振动传感器传输的电信号、电涡流传感器传输的电信号进行锁相处理、放大处理，输出模拟电压信号；
加工控制处理模块，包括模拟电压信号处理模块、数字信号处理模块和加工参数修正模块；所述模拟电压信号处理模块，用于将信号调理模块传输的模拟电压信号转换为数字信号；所述数字信号处理模块，用于根据数字信号，计算金属工件的轴向振动参数、径向振动参数，以及金属工件的尺寸参数和缺陷参数；所述加工参数修正模块，用于将工件的轴向振动参数、径向振动参数、尺寸参数、缺陷参数与当前加工参数进行融合计算后得到加工修正数据，并根据加工修正数据对当前加工参数进行修正，获得新加工参数，即变为当前加工参数；
加工执行装置，根据当前加工参数，对工件进行加工。
2.如权利要求1所述的金属零件精密加工设备，其特征在于，
所述振动传感器至少包括有两个；
所述电涡流传感器至少包括有八个，且电涡流传感器与金属工件表面平行放置；
所述信号调理模块和模拟电压信号处理模块分别至少包括十个。
3.如权利要求1所述的金属零件精密加工设备，其特征在于，所述涡流线圈磁场与涡流感应磁场之间的交互强弱信息用于反应金属工件的尺寸信息和缺陷信息。
4.如权利要求1所述的金属零件精密加工设备，其特征在于，所述振动传感器为电涡流传感器或三轴加速度传感器。
5.一种金属零件精密加工方法，其特征在于，所述方法包括：
按当前加工参数p对金属工件进行加工；
得到金属工件的轴向振动参数a、径向振动参数b、尺寸参数c和缺陷参数d；
将金属工件的轴向振动参数a、径向振动参数b、尺寸参数c和缺陷参数d与当前加工参数p进行融合计算得到加工修正数据e；
根据加工修正数据e对当前加工参数p进行修正，得到新加工参数p′；
将新加工参数p′作为当前加工参数p；
重复执行上述步骤，直到金属工价达到预定加工效果，停止加工。
6.如权利要求5所述的金属零件精密加工方法，其特征在于，所述的轴向振动参数a、径向振动参数b、尺寸参数c、缺陷参数d与当前加工参数p进行融合计算所采用的方式为神经网络或者支持向量机。
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