[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字化誤差補(bǔ)償模板實(shí)現(xiàn)飛機(jī)大部件數(shù)控精加工的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910058086.2
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101493683A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊欽林;秦龍剛;劉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于數(shù)字化誤差補(bǔ)償模板實(shí)現(xiàn)飛機(jī)大部件交點(diǎn)數(shù)控精加工的方法，其特征在于針對每個(gè)飛機(jī)翼身交點(diǎn)精加工任務(wù)的實(shí)際加工工況與加工誤差建立對應(yīng)的數(shù)字化誤差補(bǔ)償模板，所有模板匯集起來存入數(shù)據(jù)庫中，加工任務(wù)派發(fā)時(shí)，由主控計(jì)算機(jī)根據(jù)任務(wù)序號查詢數(shù)據(jù)庫并調(diào)用相應(yīng)的誤差補(bǔ)償模板，下傳至數(shù)控加工中心。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字化誤差補(bǔ)償模板實(shí)現(xiàn)飛機(jī)大部件交點(diǎn)數(shù)控精加工的方法，其特征在于分兩步獲得數(shù)控加工中心在加工飛機(jī)各個(gè)翼身交點(diǎn)時(shí)的總體誤差。首先建立數(shù)控加工中心的準(zhǔn)靜態(tài)誤差模型，利用激光干涉儀、激光滾轉(zhuǎn)測量儀和電子水平儀等測得其所有原始誤差，并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)運(yùn)動(dòng)誤差的補(bǔ)償；在此基礎(chǔ)上對所有加工任務(wù)在實(shí)際工況下進(jìn)行加工試驗(yàn)，測得加工中心在第一次補(bǔ)償后剩余的綜合性加工誤差；最后綜合這兩部分誤差得到總的誤差補(bǔ)償值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字化誤差補(bǔ)償模板實(shí)現(xiàn)飛機(jī)大部件交點(diǎn)數(shù)控精加工的方法，其特征在于專用數(shù)控機(jī)床為6軸臥式數(shù)控加工中心，6個(gè)伺服軸分別為X、Y、Z、U、A和B軸，其中Y軸平行于飛機(jī)機(jī)身逆航向，Z軸正向豎直向上，X軸用于當(dāng)機(jī)型改變以后調(diào)整立柱相對機(jī)身的位置，U軸用于切削進(jìn)給；

采用低序體陣列來描述6軸臥式數(shù)控加工中心中各體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。令L為低序體算子，多體系統(tǒng)中典型體S的n階低序體定義為

Lⁿ(S)＝L(L^n-1(S))＝V

L⁰(S)＝S

L⁰(0)＝0

對所有體建立它自己的體坐標(biāo)系，將多體系統(tǒng)中高低序體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系轉(zhuǎn)化為它們的體坐標(biāo)系間的空間轉(zhuǎn)換關(guān)系，并采用D-H齊次矩陣來描述該坐標(biāo)變換關(guān)系。多體系統(tǒng)中各體間的實(shí)際位置和運(yùn)動(dòng)狀況采用位置特征矩陣、運(yùn)動(dòng)特征矩陣、初始誤差矩陣、運(yùn)動(dòng)誤差矩陣來確定。位置特征矩陣和運(yùn)動(dòng)特征矩陣表示理想情況下各體間的初始相對位置和相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系。初始誤差矩陣表征各種因素引起的初始相對位置誤差，運(yùn)動(dòng)誤差矩陣表征各種因素引起的實(shí)際相對運(yùn)動(dòng)量與理論相對運(yùn)動(dòng)量間的差異；

以矢量A_I＝[a_I?b_I?c_I?α_I?β_I?γ_I]表示相鄰體間的初始相對位姿關(guān)系，各個(gè)元素直接取機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論值；以Δ_Ale(A_I，ΔT)＝[δ_aI(A₁，ΔT)δ_bI(A_I，ΔT)δ_cI(A_I，ΔT)δ_αI(A_I，ΔT)δ_βI(A_I，ΔT)δ_γI(A_I，ΔT)表示相鄰體間的初始相對位姿誤差矢量，6個(gè)元素即為機(jī)床初始結(jié)構(gòu)誤差包含的6項(xiàng)原始誤差，分別為X相對位置誤差、Y相對位置誤差、Z相對位置誤差、相對滾動(dòng)角度誤差、相對偏轉(zhuǎn)角度誤差和相對俯仰角度誤差；以矢量Δ_AK＝[a_K?b_K?c_K?α_K?β_K?γ_K]表示相鄰體間的相對運(yùn)動(dòng)理論位姿變化量；以Δ_AKe(A_K，ΔT)＝[δ_aK(A_K，ΔT)δ_bK(A_K，ΔT)δ_cI(A_K，ΔT)δ_αK(A_K，ΔT)δ_βk(A_K，ΔT)δ_γK(A_k，ΔT)]表示相鄰體間的相對運(yùn)動(dòng)位姿誤差矢量，6個(gè)元素即為機(jī)床單軸運(yùn)動(dòng)誤差包含的6項(xiàng)原始誤差，分別為X向定位誤差、Y向定位誤差、Z向定位誤差、滾動(dòng)角度定位誤差、偏轉(zhuǎn)角度定位誤差和俯仰角度定位誤差；

位置特征矩陣T_i-1^iI運(yùn)動(dòng)特征矩陣T_i-1^iK、初始誤差矩陣T_i-1^iIe、運(yùn)動(dòng)誤差矩陣T_i-1^iKe：

Ti-1iI=cαIcβIcαIsβIsγI-sαIcγIcαIsβIcγI+sαIsγIaIsαIcβIsαIsβIsγI+cαIcγIsαIsβIcγI-cαIsγIbI-sβIcβIsγIcβIcγIcI0001]]>

Ti-1iK=cαKcβKcαKsβKsγK-sαKcγkcαKsβKcγK+sαKsγKaKsαKcβKsαKsβKsγK+cαKcγKsαKsβKcγK-cαKsγKbK-sβKcβKsγKcβKcγKcK0001]]>

Ti-1iIe=1-δαIδβIδaIδαI1-δγIδbI-δβIδγI1δcI0001]]>

Ti-1iKe=1-δαKδβKδaKδαK1-δγKδbK-δβKδγK1δcK0001]]>

從序號為i的體坐標(biāo)系變換到序號為i-1的體坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣為：

Ti-1i=Ti-1iITi-1iIeTi-1iKTi-1iKe]]>

上式為典型相鄰序體間體坐標(biāo)系變換矩陣的一般化通式，沒有相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系的相鄰序體是典型相鄰序體的退化情況，即T_i-1^iK、T_i-1^iKe均為4階單位矩陣；

以支撐機(jī)身的中間底座的體坐標(biāo)系為公共的固定參考基準(zhǔn)(飛機(jī)裝配系統(tǒng)的參考坐標(biāo)系建立在該底座的中央)，分別沿刀具分支和工件分支建立切削點(diǎn)位置的坐標(biāo)變換關(guān)系。在飛機(jī)數(shù)字化裝配過程中，翼身交點(diǎn)精加工是以理論數(shù)模為加工目標(biāo)，則有6軸臥式數(shù)控加工中心的誤差模型：

e=P10-T12T23T34T45T56T67T78T89P9]]>

式中，P₁₀為理論切削點(diǎn)在系統(tǒng)參考坐標(biāo)系中的理論位置，直接由設(shè)計(jì)數(shù)模獲得；P₉為實(shí)際切削點(diǎn)在刀具坐標(biāo)系中的位置，根據(jù)加工任務(wù)對象由NC程序規(guī)定，T_i-1ⁱ為從序號為i的體坐標(biāo)系變換到序號為i-1的體坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣；

6軸臥式數(shù)控加工中心在準(zhǔn)靜態(tài)條件下共有48項(xiàng)靜態(tài)幾何原始誤差、36項(xiàng)運(yùn)動(dòng)幾何原始誤差。