CN115781324A - 一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对精锻叶片榫根自适应加工的方法，在对精锻叶片进行装夹后，通过夹具上的测量槽对夹具和叶片的整体进行测量，获得能够表征叶片实际装夹状态的位置数据。将测量得到的数据和叶片的理论模型数据进行配准，得到精锻叶片在夹具中的实际位置与叶片理论模型在夹具中的位置的变动量，得到平移矩阵T和旋转矩阵R表示。然后，将基于理论模型编制的榫根加工程序进行变换，保证加工叶片榫根的程序能适应于当前装夹状态，采用自适应数控加工针对不同装夹状态的叶片加工程序，可有效避免叶片装夹状态对榫根和叶片型面间相对位置一致性的影响，提高了精锻叶片榫根加工的一致性，降低了造成编程人员的工作量、提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工领域，具体涉及一种精锻叶片榫根自适应加工的方法。
背景技术
精锻叶片叶身部分的型面由无余量精密锻造工艺成形，而榫根则是通过数控铣削加工的方式完成。由于精锻叶片属于薄壁类零件，锻造后型面容易发生变形，致使精锻叶片叶盆、叶背的型面与理论模型存在一定的差异。榫根与叶身型面的相对位置不仅依赖工艺系统的加工精度，并且受毛坯在工装上的定位等因素的影响。在加工精锻叶片榫根时，由于锻造变形、装夹不一致等导致各个叶片在数控机床上所处的状态各异，其实际装夹位置与理论装夹位置之间存在偏差，如图1所示。因此按理论模型编制的数控加工程序不能直接应用于不同精锻叶片的加工中，对于不同装夹状态的叶片需要编制不同的加工程序，造成编程人员工作量大、生产效率低、榫根和叶型面相对位置一致性差等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种针对精锻叶片榫根自适应加工的方法，解决目前精锻叶片的榫根加工中装夹状态对榫根和叶片型面间相对位置一致性的影响。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，包括，
S1，将精锻叶片通过夹具定位固定；
S2，通过夹具上的测量槽，对夹具和精锻叶片的整体进行测量，获得能表征叶片实际装夹状态的实际位置数据；
S3，将测量得到的实际位置数据与叶片的理论数据进行配准，得到从理论数据转换到测量数据的平移矩阵T和旋转矩阵R。
S4，将基于叶片理论模型编制的榫根加工程序通过平移矩阵T和旋转矩阵R进行转换；
S5，采用转换后的榫根加工程序加工精锻叶片的榫根。
优选的，S1中的精锻叶片依叶型面和前后缘部位在夹具上进行定位夹紧。
优选的，S2中具体为：利用检测设备通过夹具上的测量槽对叶片的叶身部分截面线数据进行测量，获得能表征叶片实际装夹状态的实际位置数据，将测量的实际位置数据进行保存。
优选的，所述测量设备采用三坐标测量机或者在机检测设备。
优选的，S2中，对叶片测量时，先在叶片理论模型上进行测量路径规划，将规划路径中测量的理论数据进行保存。
优选的，S3中，具体为：将测量得到的实际位置数据和叶片的理论数据进行配准，得到精锻叶片在夹具中的实际位置与叶片理论模型在夹具中的位置的变动量，得到二者贴合的移动变换矩阵，采用平移矩阵T和旋转矩阵R表示。
优选的，所述平移矩阵T和旋转矩阵R均为三行三列的矩阵。
优选的，S4的具体过程为：将基于叶片理论模型编制的榫根加工程序中每一行代码的刀位点坐标和刀轴矢量方向坐标分别乘以平移矩阵T和旋转矩阵R进行转换，得到适应于叶片装夹状态下的加工程序。
优选的，榫根加工程序转换的具体表达式为：M'＝MTR，其中，M'为变换后的榫根加工程序的刀位点坐标和刀轴矢量坐标，M为榫根加工程序的理论程序中的刀位点坐标和刀轴矢量坐标。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种针对精锻叶片榫根自适应加工的方法，在对精锻叶片进行装夹后，通过夹具上的测量槽对夹具和叶片的整体进行测量，获得能够表征叶片实际装夹状态的位置数据。将测量得到的数据和叶片的理论模型数据进行配准，得到精锻叶片在夹具中的实际位置与叶片理论模型在夹具中的位置的变动量，得到平移矩阵T和旋转矩阵R表示。然后，将基于理论模型编制的榫根加工程序进行变换，保证加工叶片榫根的程序能适应于当前装夹状态，从而保证榫根与叶身型面的相对位置一致，可有效的解决了不同精锻叶片的加工中，采用自适应数控加工针对不同装夹状态的叶片加工程序，可有效避免叶片装夹状态对榫根和叶片型面间相对位置一致性的影响，提高了精锻叶片榫根加工的一致性，降低了造成编程人员的工作量、提高了生产效率。
附图说明
图1为叶片俯视方向实际装夹位置与理论装夹位置偏差示意图。
图2为叶片榫根自适应加工流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
叶片榫根自适应加工流程图如图2所示，具体实施过程如下：
第一，将精锻叶片依叶型面和前后缘部位在夹具上进行定位夹紧。夹具采用组合型夹具或专用夹具，专用夹具是指专为叶片结构形状的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点；组合型夹具可针对各种不同形状、不同规格尺寸的标准化元件和合件，按照组合化的原理，针对叶片的加工要求组装成各种专用夹具。夹具使用完毕后，可以拆卸，留待组装新夹具时使用。
第二，按照精锻叶片理论模型进行路径规划并进行测量。在对精锻叶片进行装夹后，通过夹具上的测量槽对夹具和叶片的整体进行测量，获得能够表征叶片实际装夹状态的位置数据。利用三坐标测量机或者在机检测设备，通过夹具上的测量槽对叶片的叶身部分截面线数据进行测量。测量时首先进行测量路径规划，该步骤在叶片理论模型上进行，将规划路径中测量的理论数据和测量的实际数据进行保存。三坐标测量机包括主机机械系统(X、Y、Z三轴或其它)，测头系统；电气控制硬件系统；数据处理软件系统(测量软件)；在机械、电子、仪表、塑胶等行业广泛使用。三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟，这是其它仪器而达不到的效果；可以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务；
第三，计算理论模型与实际位置的偏差量。将理论数据和测量数据进行数据的配准，得到从理论数据转换到测量数据的平移矩阵T和旋转矩阵R。其中，T和R都是三行三列的矩阵。其中的配准是根据测量点集和理论点集之间的关系，利用算法计算从理论数据转换到测量数据的平移矩阵T和旋转矩阵R，使得测量点集和理论点集最为接近的位置变化关系，配准为同一区域内以叶片的理论模型数据和实际数据的匹配。包括几何纠正、投影变换与统一比例尺三方面的处理，是产生一个空间校准集合或匹配某一区域图像的过程一般步骤为：选取同一叶片的位置点；②输入计算机，实现位置点的相应配准，即作对叶片的理论模型数据和实际数据进行几何纠正、投影变换和比例尺配准处理。其中。理论模型采用现有叶片的理论模型。
第四，加工程序转换。将加工程序中每一行代码的刀位点坐标和刀轴矢量方向坐标分别乘以平移矩阵T和旋转矩阵R进行转换，得到适应于该叶片装夹状态下的加工程序。其过程用式M'＝MTR表示，其中M'为变换后程序的刀位点坐标和刀轴矢量坐标，M为理论程序中的刀位点坐标和刀轴矢量坐标。加工程序为存在与计算机软件的数控加工程序，由各种功能字按照规定的格式组成的。正确地理解各个功能字的含义，恰当的使用各种功能字，按规定的程序指令编写程序，是编好数控加工程序的关键。本发明的加工程序的转换是在计算机的软件上进行的一个编程转换；
第五，加工。使用转换后的加工程序加工该精锻叶片的榫根。
将基于理论模型编制的榫根加工程序进行变换，保证加工叶片榫根的程序能适应于当前装夹状态，从而保证榫根与叶身型面的相对位置一致。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，包括，
S1，将精锻叶片通过夹具定位固定；
S2，通过夹具上的测量槽，对夹具和精锻叶片的整体进行测量，获得能表征叶片实际装夹状态的实际位置数据；
S3，将测量得到的实际位置数据与叶片的理论数据进行配准，得到从理论数据转换到测量数据的平移矩阵T和旋转矩阵R；
S4，将基于叶片理论模型编制的榫根加工程序通过平移矩阵T和旋转矩阵R进行转换；
S5，采用转换后的榫根加工程序加工精锻叶片的榫根。
2.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，S1中的精锻叶片依叶型面和前后缘部位在夹具上进行定位夹紧。
3.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，S2中具体为：利用检测设备通过夹具上的测量槽对叶片的叶身部分截面线数据进行测量，获得能表征叶片实际装夹状态的实际位置数据，将测量的实际位置数据进行保存。
4.根据权利要求3所述的一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，所述测量设备采用三坐标测量机。
5.根据权利要求3所述的一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，S2中，对叶片测量时，先在叶片理论模型上进行测量路径规划，将规划路径中测量的理论数据进行保存。
6.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，S3中，具体为：将测量得到的实际位置数据和叶片的理论数据进行配准，得到精锻叶片在夹具中的实际位置与叶片理论模型在夹具中的位置的变动量，得到二者贴合的移动变换矩阵，采用平移矩阵T和旋转矩阵R表示。
7.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，所述平移矩阵T和旋转矩阵R均为三行三列的矩阵。
8.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，S4的具体过程为：将基于叶片理论模型编制的榫根加工程序中每一行代码的刀位点坐标和刀轴矢量方向坐标分别乘以平移矩阵T和旋转矩阵R进行转换，得到适应于叶片装夹状态下的加工程序。
9.根据权利要求8所述的一种用于精锻叶片榫根自适应加工的方法，其特征在于，榫根加工程序转换的具体表达式为：M'＝MTR，其中，M'为变换后的榫根加工程序的刀位点坐标和刀轴矢量坐标，M为榫根加工程序的理论程序中的刀位点坐标和刀轴矢量坐标。
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