一種加工鍛鑄件毛坯的微量定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于在線測(cè)量的鍛鑄件快速加工方法，該方法主要是去除鍛鑄件毛坯的手工劃線過程，利用在線測(cè)量技術(shù)及配準(zhǔn)算法，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒哕壽E，實(shí)現(xiàn)鍛鑄件加工的全數(shù)控化。本發(fā)明方法只適用于大余量且具有三個(gè)互不平行的平面的毛坯件。屬于鍛鑄件加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]航空復(fù)雜鍛鑄件在大型民用直升機(jī)中占有很大的比例，且其數(shù)量逐年增加，僅某直升機(jī)公司一家的鍛鑄件從2001年的不足1500項(xiàng)，現(xiàn)已遞增到9000余項(xiàng)。而該公司的航空鑄鍛件毛坯的廢品率高達(dá)20%左右，機(jī)加車間90%的設(shè)備為普通的機(jī)加設(shè)備，鍛鑄件的生產(chǎn)80%是在普通設(shè)備上完成的，廢品率高、效率低已是制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸。較為嚴(yán)重的問題是很多零件在加工過程中才發(fā)現(xiàn)缺陷，形成了廢品。造成此類問題的主要原因是原始手工劃線基準(zhǔn)定位不夠準(zhǔn)確，造成后續(xù)加工定位困難，加工后才發(fā)現(xiàn)缺陷問題。傳統(tǒng)的零件制造方法是:加工前通常需要進(jìn)行劃線，劃線的作用是比較毛坯結(jié)構(gòu)和零件結(jié)構(gòu)的差異，進(jìn)行余量合理分配，以確定理論模型在毛坯中的位置，這是加工精基準(zhǔn)的基礎(chǔ)，從數(shù)學(xué)角度看就是在毛坯實(shí)物模型空間中建立理論數(shù)模的坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，手工劃線難度大，較難保證空間形面的余量。
[0003]如何改變傳統(tǒng)的鍛鑄件人工劃線的加工模式，提高鍛鑄件的加工效率，同時(shí)在加工前檢測(cè)出毛坯的不合格件，以提高毛坯的合格率以及后續(xù)產(chǎn)品的合格率，就成為亟待研究與解決的實(shí)際工程應(yīng)用難題。目前解決這類問題的方案就是利用配準(zhǔn)算法將采集到的毛坯表面數(shù)據(jù)點(diǎn)集與相對(duì)應(yīng)的理論數(shù)模進(jìn)行精確配準(zhǔn)，保證毛坯點(diǎn)集完全包圍理論數(shù)模，在各加工面上留有充足的加工余量，同時(shí)保證非加工面的尺寸要求。這里的毛坯點(diǎn)集是利用掃描儀器得到的毛坯全場(chǎng)點(diǎn)集，數(shù)量巨大，嚴(yán)重影響配準(zhǔn)效率，對(duì)整個(gè)加工過程也有很大影響。目前很多專家學(xué)者都是在理論上對(duì)配準(zhǔn)算法進(jìn)行研究，很少有提出在工程應(yīng)用上更具實(shí)用性的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種加工鍛鑄件毛坯的微量定位方法。該方法利用在線測(cè)量技術(shù)和配準(zhǔn)算法，通過自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒哕壽E，實(shí)現(xiàn)毛坯加工余量自動(dòng)分配，從而能夠去除手工劃線的程序，實(shí)現(xiàn)加工過程數(shù)控化，可大大提高鍛鑄件加工的效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:提供了一種加工鍛鑄件毛坯的微量定位方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1、獲得鍛鑄件毛坯，所述的鍛鑄件毛坯具有至少三個(gè)互不平行的平面；將鍛鑄件毛坯裝夾在機(jī)床上，要求鍛鑄件毛坯的其中一個(gè)面壓住機(jī)床的加工原點(diǎn)，且鍛鑄件毛坯的基準(zhǔn)軸向與機(jī)床X軸夾角在±10° ;
[0007]步驟2、獲得鍛鑄件毛坯模型數(shù)據(jù)以及鍛鑄件模型數(shù)據(jù)，在三維建模軟件中建立加工坐標(biāo)系，并在加工坐標(biāo)系中生成鍛鑄件毛坯模型以及鍛鑄件模型，并且在加工坐標(biāo)系下調(diào)整鍛鑄件模型的位姿，使得鍛鑄件毛坯模型完全包裹住鍛鑄件模型，保證鍛鑄件模型的各個(gè)面都存在加工余量，此時(shí)通過三維建模軟件導(dǎo)出刀軌文件；
[0008]步驟3、將鍛鑄件毛坯模型以及鍛鑄件模型作為一個(gè)整體模型，并調(diào)整該整體模型在加工坐標(biāo)系下的位姿，使得該鍛鑄件毛坯模型的其中一個(gè)面經(jīng)過加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所述的鍛鑄件毛坯模型的其中一個(gè)面與壓在機(jī)床的加工原點(diǎn)上的鍛鑄件毛坯的面是同一部位的面，且所述的鍛鑄件毛坯模型的基準(zhǔn)軸向與機(jī)床X軸夾角在±10° ;
[0009]步驟4、在鍛鑄件毛坯上挑選三個(gè)互不平行的平面，由這三個(gè)平面計(jì)算得到鍛鑄件毛坯的法向矢量；在加工坐標(biāo)系下，通過鍛鑄件毛坯模型的三個(gè)互不平行平面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，獲得鍛鑄件毛坯模型的法向矢量；由上述的鍛鑄件毛坯的法向矢量以及鍛鑄件毛坯模型的法向矢量得到矢量差；
[0010]步驟5、將所述的矢量差作為上述的刀軌文件的修正值，對(duì)鍛鑄件毛坯進(jìn)行機(jī)械加工。
[0011]有益效果
[0012]對(duì)于部分滿足要求的鍛鑄件毛坯可以去除其手工劃線工序，減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，大大提高生產(chǎn)過程的數(shù)控化率和生產(chǎn)效率。
[0013]
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下說明該發(fā)明的實(shí)施例。
[0015]本發(fā)明針對(duì)鍛鑄件毛坯傳統(tǒng)的手工劃線確定加工余量的工藝過程，提供了一種加工鍛鑄件毛坯的微量定位方法，包括如下步驟:
[0016]步驟1、獲得鍛鑄件毛坯，所述的鍛鑄件毛坯具有至少三個(gè)互不平行的平面；將鍛鑄件毛坯裝夾在機(jī)床上，要求鍛鑄件毛坯的其中一個(gè)面壓住機(jī)床的加工原點(diǎn)，且鍛鑄件毛坯的基準(zhǔn)軸向與機(jī)床X軸夾角在±10° ;
[0017]步驟2、獲得鍛鑄件毛坯模型數(shù)據(jù)以及鍛鑄件模型數(shù)據(jù)，在三維建模軟件中建立加工坐標(biāo)系，并在加工坐標(biāo)系中生成鍛鑄件毛坯模型以及鍛鑄件模型，并且在加工坐標(biāo)系下調(diào)整鍛鑄件模型的位姿，使得鍛鑄件毛坯模型完全包裹住鍛鑄件模型，保證鍛鑄件模型的各個(gè)面都存在加工余量，此時(shí)通過三維建模軟件導(dǎo)出刀軌文件；
[0018]步驟3、將鍛鑄件毛坯模型以及鍛鑄件模型作為一個(gè)整體模型，并調(diào)整該整體模型在加工坐標(biāo)系下的位姿，使得該鍛鑄件毛坯模型的其中一個(gè)面經(jīng)過加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所述的鍛鑄件毛坯模型的其中一個(gè)面與壓在機(jī)床的加工原點(diǎn)上的鍛鑄件毛坯的面是同一部位的面，且所述的鍛鑄件毛坯模型的基準(zhǔn)軸向與機(jī)床X軸夾角在±10° ;
[0019]步驟4、在鍛鑄件毛坯上挑選三個(gè)互不平行的平面，由這三個(gè)平面計(jì)算得到鍛鑄件毛坯的法向矢量；在加工坐標(biāo)系下，通過鍛鑄件毛坯模型的三個(gè)互不平行平面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，獲得鍛鑄件毛坯模型的法向矢量；由上述的鍛鑄件毛坯的法向矢量以及鍛鑄件毛坯模型的法向矢量得到矢量差；
[0020]步驟5、將所述的矢量差作為上述的刀軌文件的修正值，對(duì)鍛鑄件毛坯進(jìn)行機(jī)械加工。
[0021]以上描述的實(shí)施例是為了說明本發(fā)明，而非為了限定本發(fā)明。發(fā)明的范圍由所附加的權(quán)利要求的范圍限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種加工鍛鑄件毛坯的微量定位方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1、獲得鍛鑄件毛坯，所述的鍛鑄件毛坯具有至少三個(gè)互不平行的平面；將鍛鑄件毛坯裝夾在機(jī)床上，要求鍛鑄件毛坯的其中一個(gè)面壓住機(jī)床的加工原點(diǎn)，且鍛鑄件毛坯的基準(zhǔn)軸向與機(jī)床X軸夾角在±10° ; 步驟2、獲得鍛鑄件毛坯模型數(shù)據(jù)以及鍛鑄件模型數(shù)據(jù)，在三維建模軟件中建立加工坐標(biāo)系，并在加工坐標(biāo)系中生成鍛鑄件毛坯模型以及鍛鑄件模型，并且在加工坐標(biāo)系下調(diào)整鍛鑄件模型的位姿，使得鍛鑄件毛坯模型完全包裹住鍛鑄件模型，保證鍛鑄件模型的各個(gè)面都存在加工余量，此時(shí)通過三維建模軟件導(dǎo)出刀軌文件； 步驟3、將鍛鑄件毛坯模型以及鍛鑄件模型作為一個(gè)整體模型，并調(diào)整該整體模型在加工坐標(biāo)系下的位姿，使得該鍛鑄件毛坯模型的其中一個(gè)面經(jīng)過加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)，所述的鍛鑄件毛坯模型的其中一個(gè)面與壓在機(jī)床的加工原點(diǎn)上的鍛鑄件毛坯的面是同一部位的面，且所述的鍛鑄件毛坯模型的基準(zhǔn)軸向與機(jī)床X軸夾角在±10° ; 步驟4、在鍛鑄件毛坯上挑選三個(gè)互不平行的平面，由這三個(gè)平面計(jì)算得到鍛鑄件毛坯的法向矢量；在加工坐標(biāo)系下，通過鍛鑄件毛坯模型的三個(gè)互不平行平面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，獲得鍛鑄件毛坯模型的法向矢量；由上述的鍛鑄件毛坯的法向矢量以及鍛鑄件毛坯模型的法向矢量得到矢量差； 步驟5、將所述的矢量差作為上述的刀軌文件的修正值，對(duì)鍛鑄件毛坯進(jìn)行機(jī)械加工。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加工鍛鑄件毛坯的微量定位方法。鍛鑄件毛坯由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，毛坯一致性差等原因，目前主要采用手工劃線的方式確定加工余量，這種傳統(tǒng)的方式不僅效率低，而且廢品率高，極大地影響生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益。本文提高了一種基于在線測(cè)量技術(shù)的鍛鑄件毛坯快速加工方法，通過在毛坯件的三個(gè)互不平行的三個(gè)典型面上打點(diǎn)，得到幾個(gè)典型數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后利用配準(zhǔn)算法計(jì)算出旋轉(zhuǎn)量和移動(dòng)量，通過自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒哕壽E，實(shí)現(xiàn)毛坯加工余量自動(dòng)分配，從而實(shí)現(xiàn)加工過程的數(shù)控化。本方法可大大提高鍛鑄件加工的質(zhì)量和效率。
【IPC分類】G05B19/408
【公開號(hào)】CN105373078
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510843901
【發(fā)明人】屈新河, 蔣利洋, 汪廣平, 盧廷鈞, 陳志同, 王亞平, 熊曦耀
【申請(qǐng)人】江西昌河航空工業(yè)有限公司, 北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日