CN111822764B - 一种锥筒的窗口加工与测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锥筒的窗口加工与测量装置及方法，所述的装置包括机座、立式箱体、回转工作台、装夹单元、工件翻转单元和加工单元，所述立式箱体通过直线模组安装在机座上，所述直线模组的导轨固定在机座顶部，直线模组的滑块固定在立式箱体底部；所述回转工作台固定在立式箱体右侧的机座上，所述装夹单元安装在回转工作台顶部；所述工件翻转单元安装在立式箱体正面；所述加工单元固定在立式箱体上，用于对锥筒两端进行铣削加工。本发明还公开了一种使用上述所述的一种锥筒的窗口加工与测量装置的方法。本发明提高了锥筒窗口加工精度和加工质量一致性，降低了加工难度，实现了锥筒窗口的自动检测加工。

Description

一种锥筒的窗口加工与测量装置及方法
技术领域
本发明属于锥筒加工技术领域，具体涉及一种锥筒的窗口加工与测量装置及方法。
背景技术
锥筒是火箭的重要组成部件，火箭箭体由一系列锥筒通过螺钉连接而成，在锥筒的大端和小端均需加工方形向心窗口用于螺钉安装，因此窗口的加工精度直接影响火箭的气动外形。锥筒采用叠层结构，外层为复合材料，内层为金属壳体，锥筒主要加工去除外表面的复合材料。内层金属壳体上的方形向心窗口在套装复材之前已经加工完成，锥筒套装复材后，在对应金属窗口位置的复材表面上加工方形向心窗口，且复材上的方形向心窗口的上下表面间的宽度尺寸与内层金属窗口的宽度尺寸相同，复材窗口左右两侧面的夹角尺寸与金属窗口的夹角尺寸相同。
目前，锥筒复材窗口加工相当于盲孔加工，由于复材窗口加工时观察不到内层金属窗口的位置和形状，只能采取不断试切以确定加工位置，这种加工式不仅加工精度低而且极易造成窗口尺寸超差，由于锥筒属于大型结构件，且大端与小端待加工窗口数量较多，一旦尺寸超差就不得不返厂修整重新加工，造成了不必要的加工损失。当复材窗口的尺寸小于金属窗口尺寸时，使用一般测量头不易检测出复材窗口的位置偏差和加工偏差，这给窗口的修整加工增大了加工难度。由于工人的操作水平不同，锥筒大端与小端之间窗口的加工质量一致性较低。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能降低锥筒窗口加工难度、提高加工精度和加工质量一致性的锥筒的窗口加工与测量装置及方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种锥筒的窗口加工与测量装置，包括机座、立式箱体、回转工作台、装夹单元、工件翻转单元和加工单元；
所述立式箱体通过直线模组安装在机座上，所述直线模组的导轨固定在机座顶部，直线模组的滑块固定在立式箱体底部；所述回转工作台固定在立式箱体右侧的机座上，所述装夹单元安装在回转工作台顶部，用于对锥筒进行两端装夹；所述工件翻转单元安装在立式箱体正面，用于对锥筒进行行180°翻转；所述加工单元固定在立式箱体上，用于对锥筒两端进行铣削加工。
所述装夹单元包括大连接盘、小连接盘、拉钉和锁紧器，所述拉钉有两组，分别安装在大连接盘和小连接盘的端面上，所述锁紧器非均匀安装在回转工作台的圆周方向；所述大连接盘通过大端压板和螺栓安装在锥筒的大端，所述小连接盘通过小端压板和螺栓安装在锥筒的小端；当锥筒大端朝下时，大连接盘通过拉钉与回转工作台上的锁紧器配合装夹；当锥筒小端朝下时，小连接盘通过拉钉与回转工作台上的锁紧器配合装夹。
所述工件翻转单元包括提升机构、抱紧机构和翻转机构，所述提升机构固定在立式箱体上，所述翻转机构安装在提升机构上，所述抱紧机构安装在翻转机构上；所述提升机构包括导轨、滑块箱和升降油缸，所述导轨竖直安装在立式箱体正面，所述滑块箱滑动连接在导轨上，所述升降油缸固定在立式箱体上、用于驱动滑块箱沿导轨上下滑动；所述抱紧机构包括摆动钳臂、浮动摆杆、框架、第一连杆、第二连杆、第三连杆和水平油缸，所述摆动钳臂有两组且分别对称铰接在框架两侧，所述摆动钳臂前端与浮动摆杆中部铰接，所述浮动摆杆两端内侧均铰接有夹块，所述第一连杆和第二连杆分别与第三连杆两端铰接，所述第一连杆和第二连杆远离第三连杆的一端分别与两组摆动钳臂后端铰接，所述水平油缸固定在滑块箱内；所述翻转机构包括交叉滚子轴承、空心轴套和减速电机，所述空心轴套通过交叉滚子轴承安装在滑块箱右侧，所述空心轴套伸出滑块箱外的一端通过螺栓与框架固定连接，所述减速电机固定在滑块箱内，所述空心轴套位于滑块箱内的一端外侧固定有第一链轮，所述减速电机的输出端固定第二链轮，所述第一链轮和第二链轮之间通过链条传动；所述空心轴套内设置有拉杆，所述拉杆一端与水平油缸的活塞端连接、另一端与第三连杆中部连接。
所述加工单元包括十字型直线模组和铣削电主轴，所述十字型直线模组由竖向直线模组和横向直线模组组成，所述竖向直线模组竖直固定在立式箱体正面，横向直线模组的滑块与竖向直线模组的滑块固定，所述铣削电主轴固定在横向直线模组的导轨侧枕板右端，所述铣削电主轴前端用于安装铣刀或测头。
一种使用锥筒的窗口加工与测量装置的方法，包括如下步骤：
S1、锥筒装夹：启动锥筒数控加工装备检查各单元状态是否正常；在锥筒横卧姿态下，在大端安装大连接盘、并用螺栓及大端压板拉紧固定，在小端安装小连接盘、并用螺栓及小端压板拉紧固定；将锥筒大端朝上小端朝下移动至回转工作台上方，使装夹单元的小连接盘上的拉钉轴线与锁紧器的中心孔轴线对正，锁紧器气动锁紧拉钉实现锥筒与回转工作台装夹固定；
S2、锥筒小端粗加工：输入锥筒窗口的特征尺寸参数建立金属窗口模型，根据小端金属窗口模型的位置采用自动加工模式，以进给速度Vf、背吃刀量ap、侧吃刀量ae进行粗加工，第一个复材窗口加工完后退刀，回转工作台分度旋转进行下一个复材窗口的加工，依次完成一周所有复材窗口的加工，拆卸铣削电主轴前端的铣刀安装测头，小端金属窗口的上下两个面之间的距离为宽度尺寸，记为B，金属窗口的左右两个侧面之间的角度为夹角尺寸，记为α，粗加工后的复材窗口的宽度尺寸为B1，夹角尺寸为α1，且：
Figure BDA0002590593570000031
Figure BDA0002590593570000032
其中，ε为测头的测量头半径与测杆半径之差，r为锥筒小端金属窗口最大的外圆半径，所述粗加工的进给速度Vf取值范围为100～200mm/min，背吃刀量ap取值范围为3～7mm，侧吃刀量ae为4～8mm；
S3、锥筒小端测量：控制铣削电主轴移动将测头置入小端金属窗口内，转动回转工作台使测头依次与金属窗口的左右两侧面接触，触碰点为θ1i和θ2i点，控制测头移动依次与金属窗口的上下两面接触，触碰点为ai和bi点，同时记录第i个金属窗口触碰点的位置数据，测量完成后退回测头，回转工作台分度旋转进行下一个金属窗口的测量，依次完成一周所有金属窗口的测量和触碰点的位置数据记录，拆卸测头安装铣刀，其中，i＝1、2、3、…、n，n为小端的金属窗口数量；
S4、锥筒小端精加工；根据检测的位置偏差及加工偏差自动调整加工参数或重新生成加工代码对小端复材窗口逐一精加工，精加工后复材窗口的宽度尺寸为B2，夹角尺寸为α2，并满足B2＝B、α2＝α的尺寸要求；
S5、锥筒翻转并装夹：当锥筒小端加工完后，控制翻转单元的水平油缸活塞移动使摆动钳臂和浮动摆杆同时向内收缩抱紧锥筒，释放锁紧器，驱动升降油缸将锥筒提升到设定高度以避免锥筒翻转时拉钉与锁紧器发生碰撞；启动减速电机或操作手轮，通过链传动驱动空心轴套转动使框架相对滑块箱转动，将锥筒翻转180°至锥筒小端朝上大端朝下；利用装夹单元将锥筒竖直安装在回转工作台顶部；
S6、锥筒大端粗加工：根据大端金属窗口模型的位置采用自动加工模式，以进给速度Vf、背吃刀量ap、侧吃刀量ae进行粗加工，第一个复材窗口加工完后退刀，回转工作台分度旋转进行下一个复材窗口的加工，依次完成一周所有复材窗口的加工，拆卸铣刀安装测头，大端金属窗口的上下两个面之间的距离为宽度尺寸，记为B＇，金属窗口的左右两个侧面之间的角度为夹角尺寸，记为α＇，粗加工后复材窗口的宽度尺寸为B1＇，夹角尺寸为α1＇，且：
Figure BDA0002590593570000041
Figure BDA0002590593570000042
其中，r＇为锥筒大端金属窗口最大的外圆半径；
S7、锥筒大端测量：控制铣削电主轴移动将测头置入大端金属窗口内，转动回转工作台使测头依次与金属窗口的左右两侧面接触，触碰点为θ1j和θ2j点，控制测头移动依次与金属窗口的上下两面接触，触碰点为aj和bj点，同时记录第j个触碰点的位置数据，测量完成后退回测头，回转工作台分度旋转进行下一个金属窗口的测量，依次完成一周所有金属窗口的测量和触碰点的位置数据记录，拆卸测头安装铣刀，其中，j＝1、2、3、…、k，k为大端金属窗口的数量；
S8、锥筒大端精加工：根据检测的位置偏差及加工偏差自动调整加工参数或重新生成加工代码对大端复材窗口逐一精加工，精加工后复材窗口的宽度尺寸为B2＇，夹角尺寸为α2＇，并满足B2＇＝B＇，α2＇＝α＇的尺寸要求；
S9、锥筒加工结束。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、提高加工精度和加工质量一致性。本发明首先输入窗口的特征尺寸参数如宽度尺寸、夹角尺寸和中心位置尺寸等建立锥筒理论模型，其次根据内层金属窗口模型位置并预留粗加工余量采用自动模式粗加工，最后进行窗口的调整和精加工，为减小测量误差，将测头安装在设备主轴上，提高了加工精度。锥筒的大端与小端均采用相同加工参数及加工程序，降低了对工人的依赖性，提高了窗口的加工质量一致性。
2、降低加工难度，自动化水平高。在复材窗口尺寸小于金属窗口尺寸时，本发明采用大直径测头使测头半径和测杆半径差大于复材与金属窗口尺寸差统一测量，检测出加工窗口位置及加工偏差自动调整加工参数或重新生成加工代码，逐一调整精加工，实现窗口的自动检测加工。
附图说明
图1是锥筒加工与测量装置的整体结构示意图；
图2是锥筒加工与测量装置的工件翻转单元的结构示意图；
图3是锥筒加工与测量装置的工件翻转单元的剖视图；
图4是锥筒小端待加工窗口的径向截面剖视图；
图5是锥筒小端粗加工窗口的径向截面剖视图；
图6是锥筒小端精加工窗口的径向截面剖视图；
图7是锥筒小端待加工窗口的轴向截面剖视图；
图8是锥筒小端粗加工窗口的轴向截面剖视图；
图9是锥筒小端精加工窗口的轴向截面剖视图；
图10是锥筒小端窗口夹角测量示意图；
图11是锥筒小端窗口宽度测量示意图；
图12是锥筒大端待加工窗口的径向截面剖视图；
图13是锥筒大端粗加工窗口的径向截面剖视图；
图14是锥筒大端精加工窗口的径向截面剖视图；
图15是锥筒大端待加工窗口的轴向截面剖视图；
图16是锥筒大端粗加工窗口的轴向截面剖视图；
图17是锥筒大端精加工窗口的轴向截面剖视图；
图18是锥筒大端窗口夹角测量示意图；
图19是锥筒大端窗口宽度测量示意图；
图20是锥筒窗口粗加工参数示意图。
图中：1、机座，2、回转工作台，3、锁紧器，4、小连接盘，5、锥筒，6、大连接盘，7、拉钉，8、螺栓，9、大端压板，10、工件翻转单元，11、立式箱体，12、竖向直线模组，13、横向直线模组，14、铣削电主轴，15、直线模组，16、框架，17、第一连杆，18、摆动钳臂，19、浮动摆杆，20、夹块，21、第二连杆，22、第三连杆，23、导轨，24、滑块箱，25、水平油缸，26、减速电机，27、手轮，28、升降油缸，29、拉杆，30、空心轴套，31、交叉滚子轴承，32、链条，33、第一链轮，34、铣刀，35、测头，36、复材窗口，37、金属窗口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-20所示，一种锥筒的窗口加工与测量装置，包括机座1、立式箱体11、回转工作台2、装夹单元、工件翻转单元10和加工单元；
所述立式箱体11通过直线模组15安装在机座1上，所述直线模组15的导轨固定在机座1顶部，直线模组15的滑块固定在立式箱体11底部；所述回转工作台2固定在立式箱体11右侧的机座1上，所述装夹单元安装在回转工作台2顶部，用于对锥筒5进行两端装夹；所述工件翻转单元10安装在立式箱体11正面，用于对锥筒5进行行180°翻转；所述加工单元固定在立式箱体11上，用于对锥筒5两端进行铣削加工。
所述装夹单元包括大连接盘6、小连接盘4、拉钉7和锁紧器3，所述拉钉7有两组，分别安装在大连接盘6和小连接盘4的端面上，所述锁紧器3非均匀安装在回转工作台2的圆周方向；所述大连接盘6通过大端压板9和螺栓8安装在锥筒5的大端，所述小连接盘4通过小端压板和螺栓安装在锥筒5的小端；当锥筒5大端朝下时，大连接盘6通过拉钉7与回转工作台2上的锁紧器3配合装夹；当锥筒5小端朝下时，小连接盘4通过拉钉7与回转工作台2上的锁紧器3配合装夹。
所述工件翻转单元10包括提升机构、抱紧机构和翻转机构，所述提升机构固定在立式箱体11上，所述翻转机构安装在提升机构上，所述抱紧机构安装在翻转机构上；所述提升机构包括导轨23、滑块箱24和升降油缸28，所述导轨23竖直安装在立式箱体11正面，所述滑块箱24滑动连接在导轨23上，所述升降油缸28固定在立式箱体11上、用于驱动滑块箱24沿导轨23上下滑动；所述抱紧机构包括摆动钳臂18、浮动摆杆19、框架16、第一连杆17、第二连杆21、第三连杆22和水平油缸25，所述摆动钳臂18有两组且分别对称铰接在框架16两侧，所述摆动钳臂18前端与浮动摆杆19中部铰接，所述浮动摆杆19两端内侧均铰接有夹块20，所述第一连杆17和第二连杆21分别与第三连杆22两端铰接，所述第一连杆17和第二连杆21远离第三连杆22的一端分别与两组摆动钳臂18后端铰接，所述水平油缸25固定在滑块箱24内；所述翻转机构包括交叉滚子轴承31、空心轴套30和减速电机26，所述空心轴套30通过交叉滚子轴承31安装在滑块箱24右侧，所述空心轴套30伸出滑块箱24外的一端通过螺栓与框架16固定连接，所述减速电机26固定在滑块箱24内，所述空心轴套30位于滑块箱24内的一端外侧固定有第一链轮33，所述减速电机26的输出端固定第二链轮，所述第一链轮33和第二链轮之间通过链条32传动；所述空心轴套30内设置有拉杆29，所述拉杆29一端与水平油缸25的活塞端连接、另一端与第三连杆22中部连接。
所述加工单元包括十字型直线模组和铣削电主轴14，所述十字型直线模组由竖向直线模组12和横向直线模组13组成，所述竖向直线模组12竖直固定在立式箱体11正面，横向直线模组13的滑块与竖向直线模组12的滑块固定，所述铣削电主轴14固定在横向直线模组13的导轨23侧枕板右端，所述铣削电主轴14前端用于安装铣刀34或测头35。
一种使用锥筒的窗口加工与测量装置的方法，包括如下步骤：
S1、锥筒5装夹：启动锥筒数控加工装备检查各单元状态是否正常；在锥筒5横卧姿态下，在大端安装大连接盘6、并用螺栓8及大端压板9拉紧固定，在小端安装小连接盘4、并用螺栓及小端压板拉紧固定；将锥筒5大端朝上小端朝下移动至回转工作台2上方，使装夹单元的小连接盘4上的拉钉7轴线与锁紧器3的中心孔轴线对正，锁紧器3气动锁紧拉钉7实现锥筒5与回转工作台2装夹固定；
S2、锥筒5小端粗加工：输入锥筒5窗口的特征尺寸参数建立金属窗口37模型，根据小端金属窗口37模型的位置采用自动加工模式，以进给速度Vf、背吃刀量ap、侧吃刀量ae进行粗加工，第一个复材窗口36加工完后退刀，回转工作台2分度旋转进行下一个复材窗口36的加工，依次完成一周所有复材窗口36的加工，拆卸铣削电主轴14前端的铣刀34安装测头35，小端金属窗口37的上下两个面之间的距离为宽度尺寸，记为B，金属窗口37的左右两个侧面之间的角度为夹角尺寸，记为α，粗加工后的复材窗口36的宽度尺寸为B1，夹角尺寸为α1，且：
Figure BDA0002590593570000071
Figure BDA0002590593570000081
其中，ε为测头35半径与测杆半径之差，r为锥筒5小端金属窗口37最大的外圆半径；
S3、锥筒5小端测量：控制铣削电主轴14移动将测头35置入小端金属窗口37内，转动回转工作台2使测头35依次与金属窗口37的左右两侧面接触，触碰点为θ1i和θ2i点，控制测头35移动依次与金属窗口37的上下两面接触，触碰点为ai和bi点，同时记录第i个金属窗口37触碰点的位置数据，测量完成后退回测头35，回转工作台2分度旋转进行下一个金属窗口37的测量，依次完成一周所有金属窗口37的测量和触碰点的位置数据记录，拆卸测头35安装铣刀34，其中，i＝1、2、3、…、n，n为小端的金属窗口37数量；
S4、锥筒5小端精加工；根据检测的位置偏差及加工偏差自动调整加工参数或重新生成加工代码对小端复材窗口36逐一精加工，精加工后复材窗口36的宽度尺寸为B2，夹角尺寸为α2，并满足B2＝B、α2＝α的尺寸要求；
S5、锥筒5翻转并装夹：当锥筒5小端加工完后，控制翻转单元的水平油缸25活塞移动使摆动钳臂18和浮动摆杆19同时向内收缩抱紧锥筒5，释放锁紧器3，驱动升降油缸28将锥筒5提升到设定高度以避免锥筒5翻转时拉钉7与锁紧器3发生碰撞；启动减速电机26或操作手轮27，通过链传动驱动空心轴套30转动使框架16相对滑块箱24转动，将锥筒5翻转180°至锥筒5小端朝上大端朝下；利用装夹单元将锥筒5竖直安装在回转工作台2顶部；
S6、锥筒5大端粗加工：根据大端金属窗口37模型的位置采用自动加工模式，以进给速度Vf、背吃刀量ap、侧吃刀量ae进行粗加工，第一个复材窗口36加工完后退刀，回转工作台2分度旋转进行下一个复材窗口36的加工，依次完成一周所有复材窗口36的加工，拆卸铣刀34安装测头35，大端金属窗口37的上下两个面之间的距离为宽度尺寸，记为B＇，金属窗口37的左右两个侧面之间的角度为夹角尺寸，记为α＇，粗加工后复材窗口36的宽度尺寸为B1＇，夹角尺寸为α1＇，且：
Figure BDA0002590593570000082
Figure BDA0002590593570000083
其中，r＇为锥筒5大端金属窗口37最大的外圆半径；
S7、锥筒5大端测量：控制铣削电主轴14移动将测头35置入大端金属窗口37内，转动回转工作台2使测头35依次与金属窗口37的左右两侧面接触，触碰点为θ1j和θ2j点，控制测头35移动依次与金属窗口37的上下两面接触，触碰点为aj和bj点，同时记录第j个触碰点的位置数据，测量完成后退回测头35，回转工作台2分度旋转进行下一个金属窗口37的测量，依次完成一周所有金属窗口37的测量和触碰点的位置数据记录，拆卸测头35安装铣刀34，其中，j＝1、2、3、…、k，k为大端金属窗口37的数量；
S8、锥筒5大端精加工：根据检测的位置偏差及加工偏差自动调整加工参数或重新生成加工代码对大端复材窗口36逐一精加工，精加工后复材窗口36的宽度尺寸为B2＇，夹角尺寸为α2＇，并满足B2＇＝B＇，α2＇＝α＇的尺寸要求；
S9、锥筒5加工结束。
本发明在具体实施时，选择以下三组加工参数：
实施例1：锥筒数控加工装备根据小端金属窗口37模型的位置采用自动加工模式以进给速度Vf为100mm/min、背吃刀量ap为3mm、侧吃刀量ae为4mm进行粗加工；锥筒数控加工装备根据大端金属窗口37模型的位置采用自动加工模式以进给速度Vf为100mm/min、背吃刀量ap为3mm、侧吃刀量ae为4mm进行粗加工。
实施例2：锥筒数控加工装备根据小端金属窗口37模型的位置采用自动加工模式以进给速度Vf为150mm/min、背吃刀量ap为5mm、侧吃刀量ae为6mm进行粗加工；锥筒数控加工装备根据大端金属窗口37模型的位置采用自动加工模式以进给速度Vf为150mm/min、背吃刀量ap为5mm、侧吃刀量ae为6mm进行粗加工；
实施例3：锥筒数控加工装备根据小端金属窗口37模型的位置采用自动加工模式以进给速度Vf为200mm/min、背吃刀量ap为7mm、侧吃刀量ae为8mm进行粗加工；锥筒数控加工装备根据大端金属窗口37模型的位置采用自动加工模式以进给速度Vf为200mm/min、背吃刀量ap为7mm、侧吃刀量ae为8mm进行粗加工。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种锥筒的窗口加工与测量装置，包括机座(1)、立式箱体(11)、回转工作台(2)、装夹单元、工件翻转单元(10)和加工单元；
所述立式箱体(11)通过直线模组(15)安装在机座(1)上，所述直线模组(15)的导轨固定在机座(1)顶部，直线模组(15)的滑块固定在立式箱体(11)底部；所述回转工作台(2)固定在立式箱体(11)右侧的机座(1)上，所述装夹单元安装在回转工作台(2)顶部，用于对锥筒(5)进行两端装夹；所述工件翻转单元(10)安装在立式箱体(11)正面，用于对锥筒(5)进行180°翻转；所述加工单元固定在立式箱体(11)上，用于对锥筒(5)两端进行铣削加工；
所述加工单元包括十字型直线模组和铣削电主轴(14)，所述十字型直线模组由竖向直线模组(12)和横向直线模组(13)组成，所述竖向直线模组(12)竖直固定在立式箱体(11)正面，横向直线模组(13)的滑块与竖向直线模组(12)的滑块固定，所述铣削电主轴(14)固定在横向直线模组(13)的导轨侧枕板右端，所述铣削电主轴(14)前端用于安装铣刀(34)或测头(35)；
其特征在于：所述装夹单元包括大连接盘(6)、小连接盘(4)、拉钉(7)和锁紧器(3)，所述拉钉(7)有两组，分别安装在大连接盘(6)和小连接盘(4)的端面上，所述锁紧器(3)非均匀安装在回转工作台(2)的圆周方向；所述大连接盘(6)通过大端压板(9)和螺栓(8)安装在锥筒(5)的大端，所述小连接盘(4)通过小端压板和螺栓安装在锥筒(5)的小端；当锥筒(5)大端朝下时，大连接盘(6)通过拉钉(7)与回转工作台(2)上的锁紧器(3)配合装夹；当锥筒(5)小端朝下时，小连接盘(4)通过拉钉(7)与回转工作台(2)上的锁紧器(3)配合装夹；
所述工件翻转单元(10)包括提升机构、抱紧机构和翻转机构，所述提升机构固定在立式箱体(11)上，所述翻转机构安装在提升机构上，所述抱紧机构安装在翻转机构上；所述提升机构包括导轨(23)、滑块箱(24)和升降油缸(28)，所述导轨(23)竖直安装在立式箱体(11)正面，所述滑块箱(24)滑动连接在导轨(23)上，所述升降油缸(28)固定在立式箱体(11)上、用于驱动滑块箱(24)沿导轨(23)上下滑动；所述抱紧机构包括摆动钳臂(18)、浮动摆杆(19)、框架(16)、第一连杆(17)、第二连杆(21)、第三连杆(22)和水平油缸(25)，所述摆动钳臂(18)有两组且分别对称铰接在框架(16)两侧，所述摆动钳臂(18)前端与浮动摆杆(19)中部铰接，所述浮动摆杆(19)两端内侧均铰接有夹块(20)，所述第一连杆(17)和第二连杆(21)分别与第三连杆(22)两端铰接，所述第一连杆(17)和第二连杆(21)远离第三连杆(22)的一端分别与两组摆动钳臂(18)后端铰接，所述水平油缸(25)固定在滑块箱(24)内；所述翻转机构包括交叉滚子轴承(31)、空心轴套(30)和减速电机(26)，所述空心轴套(30)通过交叉滚子轴承(31)安装在滑块箱(24)右侧，所述空心轴套(30)伸出滑块箱(24)外的一端通过螺栓与框架(16)固定连接，所述减速电机(26)固定在滑块箱(24)内，所述空心轴套(30)位于滑块箱(24)内的一端外侧固定有第一链轮(33)，所述减速电机(26)的输出端固定第二链轮，所述第一链轮(33)和第二链轮之间通过链条(32)传动；所述空心轴套(30)内设置有拉杆(29)，所述拉杆(29)一端与水平油缸(25)的活塞端连接、另一端与第三连杆(22)中部连接。
2.一种使用如权利要求1所述锥筒的窗口加工与测量装置的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、锥筒(5)装夹：启动锥筒数控加工装备检查各单元状态是否正常；在锥筒(5)横卧姿态下，在大端安装大连接盘(6)、并用螺栓(8)及大端压板(9)拉紧固定，在小端安装小连接盘(4)、并用螺栓及小端压板拉紧固定；将锥筒(5)大端朝上小端朝下移动至回转工作台(2)上方，使装夹单元的小连接盘(4)上的拉钉(7)轴线与锁紧器(3)的中心孔轴线对正，锁紧器(3)气动锁紧拉钉(7)实现锥筒(5)与回转工作台(2)装夹固定；
S2、锥筒(5)小端粗加工：输入锥筒(5)窗口的特征尺寸参数建立金属窗口(37)模型，根据小端金属窗口(37)模型的位置采用自动加工模式，以进给速度Vf、背吃刀量ap、侧吃刀量ae进行粗加工，第一个复材窗口(36)加工完后退刀，回转工作台(2)分度旋转进行下一个复材窗口(36)的加工，依次完成一周所有复材窗口(36)的加工，拆卸铣削电主轴(14)前端的铣刀(34)安装测头(35)，小端金属窗口(37)的上下两个面之间的距离为宽度尺寸，记为B，金属窗口(37)的左右两个侧面之间的角度为夹角尺寸，记为α，粗加工后的复材窗口(36)的宽度尺寸为B1，夹角尺寸为α1，且：
Figure FDA0003925706110000031
Figure FDA0003925706110000032
其中，ε为测头(35)的测量头半径与测杆半径之差，r为锥筒(5)小端金属窗口(37)最大的外圆半径；
S3、锥筒(5)小端测量：控制铣削电主轴(14)移动将测头(35)置入小端金属窗口(37)内，转动回转工作台(2)使测头(35)依次与金属窗口(37)的左右两侧面接触，触碰点为θ1i和θ2i点，控制测头(35)移动依次与金属窗口(37)的上下两面接触，触碰点为ai和bi点，同时记录第i个金属窗口(37)触碰点的位置数据，测量完成后退回测头(35)，回转工作台(2)分度旋转进行下一个金属窗口(37)的测量，依次完成一周所有金属窗口(37)的测量和触碰点的位置数据记录，拆卸测头(35)安装铣刀(34)，其中，i＝1、2、3、…、n，n为小端的金属窗口(37)数量；
S4、锥筒(5)小端精加工；根据检测的位置偏差及加工偏差自动调整加工参数或重新生成加工代码对小端复材窗口(36)逐一精加工，精加工后复材窗口(36)的宽度尺寸为B2，夹角尺寸为α2，并满足B2＝B、α2＝α的尺寸要求；
S5、锥筒(5)翻转并装夹：当锥筒(5)小端加工完后，控制翻转单元的水平油缸(25)活塞移动使摆动钳臂(18)和浮动摆杆(19)同时向内收缩抱紧锥筒(5)，释放锁紧器(3)，驱动升降油缸(28)将锥筒(5)提升到设定高度以避免锥筒(5)翻转时拉钉(7)与锁紧器(3)发生碰撞；启动减速电机(26)或操作手轮(27)，通过链传动驱动空心轴套(30)转动使框架(16)相对滑块箱(24)转动，将锥筒(5)翻转180°至锥筒(5)小端朝上大端朝下；利用装夹单元将锥筒(5)竖直安装在回转工作台(2)顶部；
S6、锥筒(5)大端粗加工：根据大端金属窗口(37)模型的位置采用自动加工模式，以进给速度Vf、背吃刀量ap、侧吃刀量ae进行粗加工，第一个复材窗口(36)加工完后退刀，回转工作台(2)分度旋转进行下一个复材窗口(36)的加工，依次完成一周所有复材窗口(36)的加工，拆卸铣刀(34)安装测头(35)，大端金属窗口(37)的上下两个面之间的距离为宽度尺寸，记为B′，金属窗口(37)的左右两个侧面之间的角度为夹角尺寸，记为α′，粗加工后复材窗口(36)的宽度尺寸为B1′，夹角尺寸为α1′，且：
Figure FDA0003925706110000041
Figure FDA0003925706110000042
其中，r′为锥筒(5)大端金属窗口(37)最大的外圆半径；
S7、锥筒(5)大端测量：控制铣削电主轴(14)移动将测头(35)置入大端金属窗口(37)内，转动回转工作台(2)使测头(35)依次与金属窗口(37)的左右两侧面接触，触碰点为θ1j和θ2j点，控制测头(35)移动依次与金属窗口(37)的上下两面接触，触碰点为aj和bj点，同时记录第j个触碰点的位置数据，测量完成后退回测头(35)，回转工作台(2)分度旋转进行下一个金属窗口(37)的测量，依次完成一周所有金属窗口(37)的测量和触碰点的位置数据记录，拆卸测头(35)安装铣刀(34)，其中，j＝1、2、3、…、k，k为大端金属窗口(37)的数量；
S8、锥筒(5)大端精加工：根据检测的位置偏差及加工偏差自动调整加工参数或重新生成加工代码对大端复材窗口(36)逐一精加工，精加工后复材窗口(36)的宽度尺寸为B2′，夹角尺寸为α2′，并满足B2′＝B′，α2′＝α′的尺寸要求；
S9、锥筒(5)加工结束。
3.根据权利要求2所述的一种使用锥筒的窗口加工与测量装置的方法，其特征在于：所述粗加工的进给速度Vf取值范围为100～200mm/min、背吃刀量ap取值范围为3～7mm、侧吃刀量ae为4～8mm。
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