CN106584550A - 一种卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，包括设备主体、回转台、电器控制装置、测量装置以及平面框架装夹工装；所述测量装置设置于设备主体上，所述回转台设置于测量装置的一侧，形成第一工位；所述平面框架装夹工装设置于设备主体的一侧，形成第二工位；所述电器控制装置分别与设备主体和测量装置相连接。本发明采用高精度在机测量装置检测卫星大型复合材料构件的实际加工精度，通过专用工装在测量平面有效载荷构架部分尺寸时消除重力对零件精度的影响，并对超差部分实时修整，实现大型复合材料构件的在线测量、修整；具有可靠性高、加工精度高、加工周期短的优点。

Description

一种卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统
技术领域
本发明涉及在线测量、修整系统技术领域，具体地，涉及一种卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统。
背景技术
卫星承力筒是承载卫星主要载荷的承力结构，是卫星结构组装的核心，既能直接提供推进等系统安装面、卫星与运载火箭连接分离的接口，又能为卫星结构提供设计、制造、装配、精度测量的基准和试验、运输的支撑以及地面支持设备的接口，是影响卫星平台结构强度、刚度和整星动响应特性等性能的关键主承力构件。
卫星载荷舱框架是卫星承载有效载荷的重要结构件，载荷安装面的精度直接影响安装的载荷(如相机等)的工作精度。框架主要由碳纤维杆件、碳纤维接头和金属埋件成,对安装平面平面度尺寸要求在消除重力的影响下进行测量。
目前，上述产品的整个研制过程中，如胶接装配、机加工、检验等环节需多次转移，反复寻找基准，对测量、加工等工序造成较大难度，难以保证高精度要求。产品重要的形位精度均相互关联，加工、测量、修整分次进行，基准的不一致会影响最终产品的测量结果，从而导致多次测量结果的不一致，同时也影响修整的方向性。
特别是SXX天线框架板的安装面平面度尺寸，由于框架使用状态为竖直放置，故测量尺寸时框架需为竖直放置，产品外形尺寸大，水平放置和竖直放置安装面平面度尺寸差异大。而目前的加工方法只能满足框架水平放置，加工过程中通过计算重力对平面度尺寸影响，在加工过程中进行加工量补偿，通过补偿进行加工的平面，平面度尺寸准确性较差。加工状态与测量状态的不一致，导致测量的结果准确性较差，且保证最终尺寸精度加工难度大，生产过程中需反复进行修整。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明提供了一种卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，可以完成承力筒、框架等大型构件测量、修整一系列工序、工步，减少制造过程中基准转换及装夹次数多对产品精度的影响，提高卫星大型复合材料构件的研制效率。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
一种卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，包括设备主体1、回转台2、电器控制装置3、测量装置4以及平面框架装夹工装5；
所述测量装置设置于设备主体上；
所述回转台设置于测量装置的一侧，形成第一工位；
所述平面框架装夹工装设置于设备主体的一侧，形成第二工位；
所述电器控制装置分别与设备主体和测量装置相连接；
其中：
所述设备主体用于实现X轴、Y轴和Z轴的三轴直线运动以及带动刀具旋转的主运动；
所述回转台用于实现B轴回转运动和V轴直线运动；
所述测量装置用于进行产品待检测面特征点的测量；
所述电器控制装置用于指导测量装置进行产品精度检测并完成数据传输与记录以及设备主体的插补、进给和/或切削控制。
优选地，所述设备主体整体为落地式框架结构，包括床身、立柱、主轴箱、滑枕和电主轴，所述床身落地，所述立柱设置于床身上，并可沿床身水平移动，实现X轴直线运动，所述主轴箱设置于立柱上，并可沿立柱上下移动以及在立柱的带动下沿床身水平移动，实现Y轴直线运动，所述滑枕设置于主轴箱内部，并可在主轴箱内前后移动，实现Z轴直线运动，所述电主轴设置于滑枕上，实现带动刀具旋转的主运动。
优选地，所述回转台基于圆光栅反馈实现B轴回转运动。
优选地，所述平面框架装夹工装与平面框架的结构相适配。
优选地，所述卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统还包括除尘装置，所述除尘装置设置于靠近回转台和/或平面框架装夹工装的位置。
本发明提供的卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，根据承力筒类回转体零件与平面框架的结构特点，设置了两个工位，第一工位用于承力筒的研制；第二工位用于平面框架的研制，具有如下功能特点：
1、高精度测量功能；
2、根据测量结果实时进行小切削量的机械加工功能。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、卫星大型复合材料构件在本发明提供的系统上一次装夹即可实现测量及修整工序；
2、本发明可适应承力筒类回转体零件及平面框架两类产品的测量修整；
3、本发明配备了平面框架修整专用工装，可实现平面框架在消除重力的影响下对其平面度进行测量及修整；
4、本发明使得卫星大型复合材料构件产品的制备周期从6个月缩短为4个月。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明系统结构俯视图。
图中：1为设备主体，2为回转台，3为电器控制装置，4为测量装置，5为平面框架装夹工装。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例
图1为本实施例提供的卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统的结构俯视图。
如图1所示，本实施例提供的卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，包括设备主体1、回转台2、电器控制装置3、测量装置4以及平面框架装夹工装5；
所述测量装置设置于设备主体上；所述回转台设置于测量装置的一侧，形成第一工位；所述平面框架装夹工装设置于设备主体的一侧，形成第二工位；所述电器控制装置分别与设备主体和测量装置相连接；其中：
所述设备主体用于实现X轴、Y轴和Z轴的三轴直线运动以及带动刀具旋转的主运动；
所述回转台用于实现B轴回转运动和V轴直线运动；
所述测量装置用于进行产品待检测面特征点的测量；
所述电器控制装置用于指导测量装置进行产品精度检测并完成数据传输与记录以及设备主体的插补、进给和/或切削控制。
进一步地，所述设备主体整体为落地式框架结构，包括床身、立柱、主轴箱、滑枕和电主轴，所述床身落地，所述立柱设置于床身上，并可沿床身水平移动，实现X轴直线运动，所述主轴箱设置于立柱上，并可沿立柱上下移动以及在立柱的带动下沿床身水平移动，实现Y轴直线运动，所述滑枕设置于主轴箱内部，并可在主轴箱内前后移动，实现Z轴直线运动，所述电主轴设置于滑枕上，实现带动刀具旋转的主运动。
进一步地，所述回转台基于圆光栅反馈实现B轴回转运动。
进一步地，所述平面框架装夹工装与平面框架的结构相适配。
进一步地，所述卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统还包括除尘装置，所述除尘装置设置于靠近回转台和/或平面框架装夹工装的位置。
具体为，
设备主体1：
设备主体主要由床身、立柱、主轴箱、滑枕、电主轴组成，所述立柱设置于床身上，并可沿床身水平移动，实现X轴直线运动，所述主轴箱设置于立柱上，并可沿立柱上下移动以及在立柱的带动下沿床身水平移动，实现Y轴直线运动，所述滑枕设置于主轴箱内部，并可在主轴箱内前后移动，实现Z轴直线运动，滑枕内装高速电主轴，实现带动刀具旋转的主运动，设备主体实现X、Y、Z三轴直线运动和带动刀具旋转的主运动，并进行零件的切削加工。
回转台2：
回转台包括圆光栅反馈的高精度回转运动(B轴)和扩大加工范围的直线运动(V轴)，可以扩大系统的适用范围，提高工艺适应性。
电气控制装置3：
电气控制装置(例如可采用西门子840D s l数控系统)，在操作面板上进行参数设定和命令输入，指导测量装置进行产品精度检测，并完成数据传输与记录；产品修整操作过程负责各数控轴的插补、进给、切削控制，保证产品修整的精度。
测量装置4：
测量装置(例如可配置雷尼绍探头)进行产品待检测面特征点的测量，测量数据可传输至数控系统和计算机进行数据处理，为产品的修整工作提供数据支持。
平面框架装夹工装5：
根据平面框架的尺寸及结构特点设计、制造产品的专用装夹工装，解决产品竖直放置(为消除重力影响)加工过程中装夹困难、装夹精度难控制的工艺难点。装夹过程中，通过测量装置对装夹后框架平面度尺寸进行测量，根据测量结果进行装夹调整，保证装夹精度控制在0.02mm以内，确保产品与工装无应力装夹。
在本实施例中：
所述设备主体采用落地式框架结构；
床身落地，立柱和主轴箱可沿床身水平移动(X轴)；
主轴箱可沿立柱上下移动(Y轴)；
主轴箱内装有电主轴的滑枕可在主轴箱内前后移动(Z轴)；
回转工作台具有旋转和直线运动的功能。
本实施例提供的卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统：
具有对承力筒类回转体零件、平面类框架在消除重力影响下的尺寸等不同要求的高精度测量、实时进行修整功能，加工部位包括金属和碳纤维复合材料。
设置了两个工位，其中，第一工位用于承力筒，第二工位用于平面框架。
设置了专用回转台，用于承力筒类回转体零件测量、修整。
采用接触式测量方式进行产品精度测量，保证了测量精度并缩短了测量周期。
配备了除尘装置，避免加工碳纤维复合材料时粉尘对人员及机器的伤害。
电器控制装置与测量装置进行了二次开发，保证了修整过程的时效及准确性。
本实施例提供的一种卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，用于卫星主要承力构件及有效载荷构架的研制过程中精度测量及高可靠性的修整。该系统采用高精度在机测量装置检测卫星大型复合材料构件的实际加工精度，通过专用工装在测量平面有效载荷构架部分尺寸时消除重力对零件精度的影响，并对超差部分实时修整，实现大型复合材料构件的在线测量、修整。本实施例具有可靠性高、加工精度高、加工周期短的优点。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，其特征在于，包括设备主体、回转台、电器控制装置、测量装置以及平面框架装夹工装；
所述测量装置设置于设备主体上；
所述回转台设置于测量装置的一侧，形成第一工位；
所述平面框架装夹工装设置于设备主体的一侧，形成第二工位；
所述电器控制装置分别与设备主体和测量装置相连接；
其中：
所述设备主体用于实现X轴、Y轴和Z轴的三轴直线运动以及带动刀具旋转的主运动；
所述回转台用于实现B轴回转运动和V轴直线运动；
所述测量装置用于进行产品待检测面特征点的测量；
所述电器控制装置用于指导测量装置进行产品精度检测并完成数据传输与记录以及设备主体的插补、进给和/或切削控制。
2.根据权利要求1所述的卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，其特征在于，所述设备主体整体为落地式框架结构，包括床身、立柱、主轴箱、滑枕和电主轴，所述床身落地，所述立柱设置于床身上，并沿床身水平移动，实现X轴直线运动，所述主轴箱设置于立柱上，并沿立柱上下移动以及在立柱的带动下沿床身水平移动，实现Y轴直线运动，所述滑枕设置于主轴箱内部，并在主轴箱内前后移动，实现Z轴直线运动，所述电主轴设置于滑枕上，实现带动刀具旋转的主运动。
3.根据权利要求1所述的卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，其特征在于，所述回转台基于圆光栅反馈实现B轴回转运动。
4.根据权利要求1所述的卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，其特征在于，所述平面框架装夹工装与平面框架的结构相适配。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的卫星大型复合材料构件在线测量、修整系统，其特征在于，还包括除尘装置，所述除尘装置设置于靠近回转台和/或平面框架装夹工装的位置。
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