一种大型薄壁零件复杂曲面镜像加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107976955A(43)申请公布日2018.05.01(21)申请号201711081397.1(22)申请日2017.11.07(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人王永青薄其乐张豪胡磊刘海波廉盟李特刘阔(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人关慧贞(51)Int.Cl.G05B19/23(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称一种大型薄壁零件复杂曲面镜像加工方法(57)摘要本发明一种大型薄壁零件复杂曲面镜像加工方法属于大型薄壁零件加工技术领域，特别涉及一种大型薄壁零件复杂曲面镜像加工方法。该方法采用的加工装备为左右对称结构布局，用特制的加工装备进行测量和镜像加工，利用线激光传感器测量工件，用电涡流传感器测量距离工件表面的位移，压电传感器用来测量支撑力的大小。对测量数据进行噪点去除、数据精简、数据拼接，生成目标曲面。进行加工轨迹规划和支撑轨迹规划，根据局部法矢和支动态撑力进行测量，进行镜像铣削加工。该方法在一次装卡安装后，可对薄壁零件进行测量及镜像加工，测量实时性好、准确性高、使用方便。可实现薄壁件的精确铣切，加工精度高，加工后表面质量好。CN107976955ACN107976955A权利要求书1/3页1.一种大型薄壁零件复杂曲面镜像加工方法，其特征是，该方法采用的加工装备为左右对称结构布局，用特制的加工装备进行测量和镜像加工，利用线激光传感器测量工件，用电涡流传感器测量距离工件表面的位移，压电传感器用来测量支撑力的大小；对测量数据进行噪点去除、数据精简、数据拼接，生成目标曲面；进行加工轨迹规划和支撑轨迹规划，根据局部法矢和支动态撑力进行测量，进行镜像铣削加工；方法的具体步骤如下：第一步，在机床上安装特制的加工装备包括左侧检测部件(I)、夹持部件(II)和右侧检测部件(III)；所述左侧检测部件(I)中，左电主轴(6)安装在左回转台(5)上，左回转台(5)安装在Z向移动部件(V)的Z向滑枕上，左回转台(5)带动左电主轴(6)实现左右摆动；检测部件(I)利用线激光传感器(1.1)测量工件廓形，线激光传感器(1.1)通过转换支架螺栓(1.2)安装在转换支架(1.3)上，通过线激光传感器(1.1)找正，保证线激光射出的激光平面与加工装备的Z轴平行；右侧检测部件(III)中，采用电涡流传感器测量距离工件表面的位移，三个阵列涡流传感器(3.4)在连接板(3.2)圆周方向上均匀分布，并通过连接螺钉(3.1)安装在连接板(3.2)上，压电传感器(3.3)通过其自身螺钉安装在连接板(3.2)的中心，用来测量支撑力的大小；顶撑圆盘(3.5)一端通过螺钉连接在压电传感器(3.3)的顶端，另一端在镜像铣削过程中与被测工件接触，对工件起支撑作用；将夹持部件(Ⅱ)安放在机床工作台(2)上，利用工作台T形槽通过立架螺栓(2.6)将左、右两个门式立架(2.5)固定在工作台(2)上；每个门式立架(2.5)有两个立柱，每一个立柱上均布有4个结构相同的夹紧机构，夹紧机构包括上、下两个具有内孔的外耳(2.2)、外耳螺栓(2.1)、旋转压板(2.3)和T型压块(2.4)；旋转压板(2.3)左半部有通孔，通过外耳螺栓(2.1)与上下两个外耳(2.2)连接，由螺母固紧；旋转压板(2.3)右半部为T型槽结构，T型压块(2.4)安装在T型槽中；根据零件的实际外形调整外耳螺栓(2.1)和旋转压板(2.3)至合适的角度，保证旋转压板(2.3)与工件边沿切线平行接触；被测工件通过左、右各4组夹紧机构的旋转压板(2.3)和T型压块(2.4)夹紧；第二步，线激光传感器测量工件，并对数据进行噪点去除、数据精简、数据拼接，生成工件廓形数据；完成被测工件装夹后，根据工件理论模型生成测量轨迹，根据测量轨迹控制X向移动部件(VI)、Y向移动部件(IV)、Z向移动部件(V)的X向电机、Y向电机、Z向电机和左回转台联动，驱动检测部件I带动线激光传感器(1.1)移动，实现对零件廓形的扫描测量；将线激光传感器二维测量数据经坐标系统一后与机床X1、Y1、Z1、B1轴数据结合，获得机床坐标系下的工件外廓数据ps(x,y0,z)；对于扫描测量获得的工件外廓数据ps(x,y,z)，采用角度弦高算法对测量数据进行奇异点剔除；设定角度误差极限Δα和弦高误差极限Δd，在扫描线数据连续三点组成的三角形中，当该三角形的夹角α小于角度误差限Δα，并且弦高d小于弦高误差限Δd，保留该点，否则将其视为奇异点，并予以剔除；以此类推，得到整个剔除奇异点后的测量数据ps-s(x,y,z)；采用高斯滤波的方法对剔除奇异点后的测量数据ps-s(x,y,z)沿x方