CN109571137A - 一种提高薄壁零件加工精度的补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种适用于薄壁零件的在线测量和余量补偿新方法，提高了薄壁零件的加工精度。机床上自动检测是对工件进行粗/半精加工后的测量，不需要对工件进行传递和夹紧。然后，计算补偿值，自适应调整精加工时的切削深度。该方法不需要复杂的切削力建模或工件刀具挠度的非线性计算，避免了对机床和刀具的切削力、功率和扭矩的不经济监测，易于推广到工程应用。
Description
技术领域
本发明属于航天零件加工制造技术，涉及一种提高薄壁零件加工精度的补偿方法。
背景技术
薄壁零件，包括壳体、梁和墙板，是航天工业中重要的结构件。这些零件具有重量轻、设计要求低、耐腐蚀等优点，通常由钛/铝合金组成，以减轻重量，提高强度。对于薄壁零件，在切割过程中可除去90%的原材料重量。由于薄壁几何形状固有的低刚度和较差的可加工性，铣削中常见的两个问题是工件变形(刀具倒转、过切、弯曲)和刀具磨损。由工件变形和刀具磨损所引起的加工误差的识别和控制是实现高加工精度的关键。
在工程实践中，通过建模、仿真和实验提出了许多提高加工精度的方法，这些方法主要集中在研究机床误差、夹具布置和工件刀具切削偏转等方面。这些措施可以减小薄壁零件的加工变形，但这就必然要增加很多额外的工序，而且这些工艺措施主要是以定性分析和实际加工经验为基础，缺乏定量分析和操作规范。不仅零件的精度和质量难以保证，而且严重影响加工效率。专利201210364066.X 中公开了一种薄壁叶片精密铣削加工变形补偿方法。但其主要思路是通过测量加工误差进行加工变形补偿，虽然通过考虑加工补偿量的再生变形减少了补偿次数，仍然需要多次补偿才能满足加工精度要求，因此补偿加工工作量较大。机床精度不准确引起的加工误差，可根据ISO标准进行识别和补偿。由于薄壁零件刚度低、可加工性差，切削力、刀具磨损和切削参数的选择是决定薄壁零件加工误差的主要因素。然而，由于切削力和切削热的演化、刀具磨损和工件变形是相对非线性的，因此很难准确地预测工件的挠度。切削力和刀具磨损的监测必然会增加在线监测的成本。
发明内容
本发明的目的是提出一种提高薄壁零件加工精度的补偿方法，通过对薄壁零件在线测量和余量补偿的方法，提高薄壁零件的加工精度。
本发明的技术方案为：通过在线测量实验为基础，采用机械一体化的触头对工件进行粗、半精加工后的尺寸进行测量，并根据尺寸偏差带的平均值调整加工余量，对加工误差进行补偿，具体方法为：
步骤1：使用Siemens NX7.5软件程序对具有一定长度、宽度、高度的零件进行建模，并根据工件模型生成刀具路径；
步骤2：模型导入Delcam在PowerINSPECT OMV软件程序中，生成一个由40个点组成的测量路径。然后，对机床和触头(Renishaw RMP40)的干涉进行了仿真和求解；
步骤3：生成的测量路径导入HEIDENHAIN iTNC530系统，生成一个扩展名为.h的文件，用于测量粗/半精加工后的工件；
步骤4：生成一个扩展名为.cxm的文件，该文件保存了被测点捕获的信息，并通过关系式计算了被测点相对于工件模型的尺寸偏差。之后通过公式（1）-（3）计算偏差带，补偿值，更新的切深；
步骤5：根据，对NX7.5制造模块的切割深度进行修改，重新生成刀具路径,实现修整。最后，在步骤2中使用相同的触头检测工件的加工误差。
本发明的有益效果为：
为提高薄壁零件的加工精度，提出一种新的在线测量和余量补偿方法。该方法主要以在线测量实验为基础，对加工误差进行补偿，无需复杂的建模和计算，经济易行，易于推广到工程应用中。采用机械一体化的触头对工件进行粗、半精加工后的尺寸进行测量，并根据尺寸偏差带的平均值调整加工余量。通过触头直接测量切削力、刀具磨损等影响因素引起的余量变化，并在精加工过程中进行自适应调整。不需要复杂的切削力建模或工件刀具挠度的非线性计算，可以避免对机床和刀具的切削力、功率和扭矩的不经济监测。由于所采用的触头安装在数控机床主轴上，可快速进行测量，因此该方法简单、经济。
附图说明
图1是观测点变形分析示意图。
图2-5是本发明的具体实施过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方法对本发明作进一步说明。
通过在线测量实验为基础，采用机械一体化的触头对工件进行粗、半精加工后的尺寸进行测量，并根据尺寸偏差带的平均值调整加工余量，对加工误差进行补偿，来提高薄壁零件加工精度。具体方法为：
1)在图2中，使用Siemens NX7.5软件程序对具有一定长度、宽度、高度的零件进行建模，并根据工件模型生成刀具路径；
2)在图3中，模型导入Delcam在PowerINSPECT OMV软件程序中，生成了一个由40个点组成的测量路径。然后，对机床和触头(Renishaw RMP40)的干涉进行了仿真和求解；
3)生成的测量路径导入HEIDENHAIN iTNC530系统，生成一个扩展名为.h的文件，用于测量粗/半精加工后的工件；
4)在图4中，生成了一个扩展名为.cxm的文件，该文件保存了被测点捕获的信息，并通过关系式计算了被测点相对于工件模型的尺寸偏差。之后通过公式（1）-（3）计算偏差带，补偿值，更新的切深；
5)根据，对NX7.5制造模块的切割深度进行修改，重新生成刀具路径，实现修整，如图5所示。最后，在步骤2中使用相同的触头检测工件的加工误差。
Claims (1)
1.一种提高薄壁零件加工精度的补偿方法，其特征在于：通过在线测量实验为基础，采用机械一体化的触头对工件进行粗、半精加工后的尺寸进行测量，并根据尺寸偏差带的平均值调整加工余量，对加工误差进行补偿，具体方法为：
步骤1：使用Siemens NX7.5软件程序对具有一定长度、宽度、高度的零件进行建模，并根据工件模型生成刀具路径；
步骤2：模型导入Delcam在PowerINSPECT OMV软件程序中，生成一个由40个点组成的测量路径，然后，对机床和触头(Renishaw RMP40)的干涉进行了仿真和求解；
步骤3：生成的测量路径导入HEIDENHAIN iTNC530系统，生成一个扩展名为.h的文件，用于测量粗/半精加工后的工件；
步骤4：生成一个扩展名为.cxm的文件，该文件保存了被测点捕获的信息，并通过关系式计算了被测点相对于工件模型的尺寸偏差；
之后通过公式（1）-（3）计算偏差带，补偿值，更新的切深；
， （1）
（2）
（3）
其中，代表第个测量点的测量值与其理论值的尺寸偏差，代表实际位置的平均偏差带，代表精加工的理论余量位置；
yi表示工件模型中的理论位置，xi表示工件铣削加工后相对应的实际位置，具体如图1所示；
步骤5：根据，对NX7.5制造模块的切割深度进行修改，重新生成刀具路径，实现修整，最后，在步骤2中使用相同的触头检测工件的加工误差。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110076628A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-02 | 湖南工学院 | 一种补偿精加工变槽宽螺纹误差的方法 |
| CN110989494A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 上海交通大学 | 基于触发式测头的薄壁零件加工误差测量与补偿方法 |
| CN112719469A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-04-30 | 张家界航空工业职业技术学院 | 一种薄板斜角齿轮连续切削精密加工方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD273593A1 (de) * | 1988-07-04 | 1989-11-22 | Zeiss Jena Veb Carl | Halterung zur bearbeitung eines optischen bauelementes |
| CN104289748A (zh) * | 2014-08-22 | 2015-01-21 | 天津航天长征火箭制造有限公司 | 一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统及其加工方法 |
| CN104375463A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-02-25 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种自动获取尺寸公差的零件加工方法 |
| CN104759942A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-08 | 华中科技大学 | 一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法 |
| CN105242637A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-01-13 | 华中科技大学 | 一种航空薄壁叶片补偿加工方法 |
| CN105904012A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-31 | 华中科技大学 | 一种带有形变实时补偿的薄壁件铣削系统 |
| CN107862140A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-30 | 淮阴工学院 | 一种基于有限元分析的薄壁件切削用量优化加工方法 |
-
2018
- 2018-12-21 CN CN201811567839.8A patent/CN109571137A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD273593A1 (de) * | 1988-07-04 | 1989-11-22 | Zeiss Jena Veb Carl | Halterung zur bearbeitung eines optischen bauelementes |
| CN104289748A (zh) * | 2014-08-22 | 2015-01-21 | 天津航天长征火箭制造有限公司 | 一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统及其加工方法 |
| CN104375463A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-02-25 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种自动获取尺寸公差的零件加工方法 |
| CN104759942A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-08 | 华中科技大学 | 一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法 |
| CN105242637A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-01-13 | 华中科技大学 | 一种航空薄壁叶片补偿加工方法 |
| CN105904012A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-31 | 华中科技大学 | 一种带有形变实时补偿的薄壁件铣削系统 |
| CN107862140A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-30 | 淮阴工学院 | 一种基于有限元分析的薄壁件切削用量优化加工方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110076628A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-02 | 湖南工学院 | 一种补偿精加工变槽宽螺纹误差的方法 |
| CN110989494A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 上海交通大学 | 基于触发式测头的薄壁零件加工误差测量与补偿方法 |
| CN112719469A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-04-30 | 张家界航空工业职业技术学院 | 一种薄板斜角齿轮连续切削精密加工方法 |
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