CN106383496A - 大直径球壳上法兰孔的加工方法 - Google Patents

大直径球壳上法兰孔的加工方法 Download PDF

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刘志刚
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Abstract

一种大直径球壳上法兰孔的加工方法，用带有辅助装夹机构的小型数控加工中心和激光跟踪仪进行加工。主要运用激光跟踪技术测得整个球壳空间坐标并测出需要加工球壳上法兰孔相对球心法线对应球面位置坐标并用靶点精确定位。再将小型数控加工中心采用辅助装夹固定到球壳上任一待加工法兰孔位置，使刀具切削回转中心轴线与该法兰孔相对球心的法线重合，最后精确切削出该法兰孔。该方法解决了在特定场所的大型球壳表面的法兰孔不易加工的难题，并提高了法兰孔定位加工的位置精准度。

Description

大直径球壳上法兰孔的加工方法
技术领域
本发明涉及大直径球壳，特别是一种大直径球壳上法兰孔的加工方法。
背景技术
在大直径球壳上加工各类尺寸法兰孔时，由于球壳直径越来越大，整体外观尺寸越来越庞大，现有的数控机床加工中心类加工办法已经不能对其球面上各类法兰孔进行加工，因此只能在最后安放球壳的现场加工。这就需要利用激光跟踪仪测量出整个球壳的所有空间坐标点，测得数据与理论模型数据拟合，再测出各类需要加工的球面法兰孔所对应位置的空间坐标点并找出每个法兰孔相对球心的法线位置点，并用靶点精确定位，再利用辅助装夹工具将小型数控加工中心固定在球壳表面需要加工的某一个精确定位的法兰孔位置，刀具切削回转中心轴线与该法兰孔相对球心法线完全重合，刀具切削加工面与法兰孔法线垂直，保证各加工孔的大小、位置与预先理论设计的位置一致，进行加工，加工完一个法兰孔依次再加工下一个直至所有法兰孔加工完毕。
发明内容
本发明提供一种大直径球壳上法兰孔的加工方法，目的在于对大直径球壳的球面上各类法兰孔进行定位加工。
本发明的技术解决方案如下：
一种大直径球壳上法兰孔的加工方法，包括下列步骤：
1)将待加工的大直径球壳稳固地置于一个平台上，利用激光跟踪仪测量并确定所述的大直径球壳的空间坐标和球心的位置，根据设计定位出待加工的法兰孔的球面位置坐标并用靶点精确标定球面位置；
2)小型数控加工中心由辅助装夹机构、刀具旋转机构、刀具进给机构和刀具反馈系统构成，将小型数控加工中心通过辅助装夹机构固定到所述的球壳表面一个待加工的法兰孔位置，利用激光跟踪仪调整所述的数控加工中心，使刀具旋转机构的旋转轴线与该法兰孔的法线(即过法兰孔的中心和球壳球心的连线)重合；
3)启动小型数控加工中心，刀具旋转，精确切削出法兰孔，该法兰孔与理论模型法兰孔完全对应；
4)将小型数控加工中心通过辅助装夹机构固定到所述的大直径球壳表面另一个待加工的法兰孔位置，重复步骤2)、3)，直至所述的大直径球壳上所有的法兰孔加工完成。
该技术解决了大直径球壳表面法兰孔不易加工的难题，并提高了法兰孔定位加工的位置精准度。
所述的小型数控加工中心的辅助装夹机构为将数控加工中心加工刀具旋转机构及数控加工中心刀具进给机构及刀具旋转机构反馈系统安装在一起固定到大直径球壳的安装机构
所述的小型数控加工中心的刀具旋转机构为数控加工刀具能旋转操作，刀具运动轨迹为球壳法兰孔外形
所述的小型数控加工中心的刀具进给机构为数控加工刀具能上下自转进给，与刀具旋转机构组合切削出球壳上法兰孔
所述的刀具旋转机构反馈系统是反馈刀具加工旋转轴线与待切削法兰孔与球心基准点的控制反馈系统，用于比对实际法兰孔法线位置与理论位置的差值(理论位置刀具旋转轴线与预先理论设计法兰孔的轴线重合)，将该值反馈至控制系统对切削刀具安装位置进行修正、补偿，使数控加工中心刀具旋转中心线与球壳法兰孔相对球心法线完全重合，刀具的旋转中心线与预先设计孔轴线几乎完全重合再进行加工，从而消除减小刀具安装的定位误差，精确确定加工位置，达到高精度的加工要求，刀具切削中心即法兰孔中心，刀具切削表面与法兰孔相对球心法线垂直，通过将激光跟踪仪测得法兰孔位置空间坐标数据写进数控加工中心程序坐标进行曲线拟合并切削加工。
所述的激光跟踪仪为一台外购成品设备，用来测量出整个大直径球壳的所有空间坐标点，并将坐标点输入连接的计算机上，测得数据与理论模型数据拟合，并拟合出大直径球壳的球心坐标，以大直径球壳的球心或任一预定点作为基准点，测出需要加工的球面法兰孔所对应位置的空间坐标点并找出每个法兰孔相对球心基准的法线位置点。
本发明的调整过程和效果：将大直径球壳安装到实验室指定位置，利用激光跟踪仪将整个球壳的空间坐标测量出数据输入到连接的计算机上，模拟出整个球壳理论模型，再通过激光跟踪仪测量某个待加工法兰孔位置并用靶点精确定位，确定该法兰孔相对球心基准的法线在球壳表面的坐标点并定位，再将数控加工中心用辅助装夹机构安装到球壳表面该法兰孔位置精确定位，比对理论模拟位置计算出实际位置与理论位置的差值(理论位置刀具旋转轴线与预先理论设计法兰孔的轴线重合)，将该值反馈至加工中心控制系统对切削刀具安装位置进行修正、补偿，使数控加工中心刀具旋转中心线与球壳法兰孔相对球心法线完全重合，刀具的旋转轴线与预先设计孔的轴线几乎完全重合再进行加工，加工完一个法兰孔依次再加工下一个直至所有法兰孔加工完毕。
附图说明
图1为本发明加工大直径球壳上法兰孔的效果图
图2为本发明数控加工中心的结构示意图
图3为本发明激光跟踪仪图从各方位扫描测量整个大直径球壳示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应依次限制本发明的保护范围。
请参阅图1、图2、图3，由图可见，本发明大直径球壳上法兰孔的加工方法，用激光跟踪仪与数控加工相结合加工大直径球壳上法兰孔技术，该方法采用激光跟踪仪1、小型数控加工中心2进行加工，该方法包括下列步骤：
1)将待加工的大直径球壳稳固地置于一个平台上，利用激光跟踪仪1测量并确定所述的大直径球壳的空间坐标和球心的位置，根据设计定位出待加工的法兰孔的球面位置坐标并用靶点精确标定球面位置；
2)小型数控加工中心2由辅助装夹机构201、刀具旋转机构202、刀具进给机构203和刀具反馈系统204构成，将小型数控加工中心2通过辅助装夹机构201固定到所述的大直径球壳表面一个待加工的法兰孔位置，利用激光跟踪仪1调整所述的数控加工旋转中心，使刀具旋转机构202的旋转轴线与该法兰孔的法线(即过法兰孔的中心和球壳球心的连线)重合；
3)启动小型数控加工中心2，刀具旋转，精确切削出法兰孔，该法兰孔与理论模型法兰孔完全对应；
4)将小型数控加工中心2通过辅助装夹机构201固定到所述的球壳表面另一个待加工的法兰孔位置，重复步骤2)、3)，直至所述的球壳上所有的法兰孔加工完成。
所述的小型数控加工中心2的辅助装夹机构201是将数控加工中心加工刀具旋转机构202及数控加工中心刀具进给机构203及刀具旋转机构反馈系统204安装在一起固定到大直径球壳的安装机构
所述的小型数控加工中心2的刀具旋转机构202为数控加工刀具能旋转操作，刀具运动轨迹为球壳法兰孔外形
所述的小型数控加工中心2的刀具进给机构203为数控加工刀具能上下自转进给，与刀具旋转机构组合切削出球壳上法兰孔
所述的小型数控加工中心2的刀具旋转机构反馈系统204是反馈刀具加工旋转轴线与待切削法兰孔与球心基准点的控制反馈系统，用于比对实际法兰孔的法线位置与理论位置的差值(理论位置即刀具旋转轴线与预先理论设计法兰孔的轴线重合)，将该值反馈至控制系统对切削刀具安装位置进行修正、补偿，使数控加工中心刀具旋转的轴线与经球壳法兰孔和球心的法线完全重合，刀具的旋转轴线与预先设计孔轴线几乎完全重合再进行加工，从而消除或减小刀具安装的定位误差，精确确定加工位置，达到高精度的加工要求，刀具切削中心即法兰孔中心，刀具切削表面与法兰孔相对球心法线垂直，通过将激光跟踪仪1测得法兰孔位置空间坐标数据写进数控加工中心程序坐标进行曲线拟合并切削加工。
所述的激光跟踪仪1为一台外购成品设备，用来测量整个大直径球壳的所有空间坐标点，并将坐标点输入连接的计算机上，将测得数据与理论模型数据拟合，并拟合出大直径球壳的球心坐标，以大直径球壳的球心或任一预定点作为基准点，测出需要加工的球面法兰孔所对应位置的空间坐标点并找出每个法兰孔相对球心基准的法线位置。
经试用表明，本发明利用结构中的激光跟踪仪将整个大直径球壳的空间坐标测量出数据输入到连接的计算机上，模拟出整个球壳理论模型，再通过激光跟踪仪测量某个待加工法兰孔位置并用靶点精确定位，确定该法兰孔相对球心基准的法线在球壳表面的坐标点并定位，再将数控加工中心用辅助装夹机构安装到球壳表面该法兰孔位置精确定位，比对理论模拟位置计算出实际位置与理论位置的差值(理论位置刀具旋转轴线与预先理论设计法兰孔的轴线重合)，将该值反馈至加工中心控制系统对切削刀具安装位置进行修正、补偿，精确定位使数控加工中心刀具的旋转中心线与球壳法兰孔相对球心法线完全重合，刀具的旋转轴线与预先设计孔的轴线几乎完全重合再进行加工，加工完一个法兰孔依次再加工下一个法兰孔，直至所有法兰孔加工完毕。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种大直径球壳上法兰孔的加工方法，其特征在于该方法采用激光跟踪仪(1)、小型数控加工中心(2)进行加工，该方法包括下列步骤：
1)将待加工的大直径球壳稳固地置于一个平台上，利用激光跟踪仪测量并确定所述的大直径球壳的空间坐标和球心的位置，根据设计定位出待加工的法兰孔的球面位置坐标并用靶点精确标定球面位置；
2)小型数控加工中心(2)由辅助装夹机构(201)、刀具旋转机构(202)、刀具进给机构(203)和刀具反馈系统(204)构成，将小型数控加工中心(2)通过辅助装夹机构(201)固定到所述的大直径球壳表面一个待加工的法兰孔位置，利用激光跟踪仪(1)调整所述的数控加工旋转中心，使刀具旋转机构(202)的旋转轴线与该法兰孔的法线即过法兰孔的中心和球壳球心的连线重合；
3)启动数控加工中心，刀具旋转，精确切削出法兰孔，该法兰孔与理论模型法兰孔完全对应；
4)将小型数控加工中心(2)通过辅助装夹机构(201)固定到所述的球壳表面另一个待加工的法兰孔位置，重复步骤2)、3)，直至所述的球壳上所有的法兰孔加工完成。
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