[發(fā)明專利]將激光跟蹤技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)曲面精確加工的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010593669.8
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102091814A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史蘇存;段玲;劉慧琳;宋玉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 二重集團(tuán)（德陽）重型裝備股份有限公司
• 主分類號: B23C3/16
• 分類號: B23C3/16;B23Q15/22
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所 51124
• 代理人: 王睿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種將激光跟蹤技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)曲面精確加工的方法。

背景技術(shù)

某零件是一個直徑達(dá)幾米的空心球體，在該球體的整個表面上分布有多個通孔。由于對這些孔的加工精度有嚴(yán)格要求，合理的制造工藝是先將多塊形狀、大小完全相同的球瓣(如圖1～2所示)焊接成空心球體，然后再以相同的基準(zhǔn)在該空心球體的表面開孔。因此，為確保空心球體的加工精度，必須首先保證球瓣的加工精度。而理想的球瓣加工方法是先將板材模鍛后形成坯料，然后通過多軸數(shù)控銑床分別在坯料上精加工出內(nèi)外兩個球面，最后再加工出球瓣的四個端面以及位于這四個端面上用于球瓣之間焊接的坡口。該方法所面臨的困境之一是：使用多軸數(shù)控銑床精加工內(nèi)外兩個球面時，由于坯料上的每一個面都是不規(guī)則的空間曲面，常規(guī)的加工定位方式難以用這些不規(guī)則的空間曲面來準(zhǔn)確設(shè)定坯料與多軸數(shù)控銑床的坐標(biāo)原點(diǎn)的相對位置，從而導(dǎo)致加工精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種將激光跟蹤技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)曲面精確加工的方法，以克服加工時難以用常規(guī)方式對工件進(jìn)行準(zhǔn)確定位的問題。

該方法具體包括以下步驟：

a、在工件的實際粗加工面上布設(shè)多個參考點(diǎn)，然后使用激光跟蹤儀測量出每個參考點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并將測量數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，再在計算機(jī)上建立這些參考點(diǎn)的三維數(shù)字模型；

b、在計算機(jī)上將這些參考點(diǎn)的三維數(shù)字模型與工件的理論模型進(jìn)行擬合，從而確定這些參考點(diǎn)的三維數(shù)字模型與工件的理論模型之間的相對位置關(guān)系；

c、在上述這些參考點(diǎn)的三維數(shù)字模型中選取部分參考點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，并分別計算出這些基準(zhǔn)點(diǎn)的三維數(shù)字模型與切削裝置理論模型的坐標(biāo)原點(diǎn)之間的理論距離；

d、通過激光跟蹤儀對切削裝置與工件進(jìn)行定位，使各個選取出的基準(zhǔn)點(diǎn)與切削裝置的坐標(biāo)原點(diǎn)之間實際距離分別符合上述的理論距離；

e、啟動切削裝置，使其按設(shè)定的路徑對實際粗加工面進(jìn)行精加工。

本發(fā)明通過將激光跟蹤技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)相結(jié)合，能夠使待加工的工件與切削裝置之間進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，從而保證加工精度。該方法尤其適用于對一些特殊工件進(jìn)行加工時難以用常規(guī)方式對該工件進(jìn)行準(zhǔn)確定位的場合，比如背景技術(shù)中所說的球瓣的內(nèi)外球面的加工。

附圖說明

圖1為背景技術(shù)中所說的球瓣的主視圖。

圖2為該球瓣左側(cè)端面的正投影圖。

圖3為工件與切削裝置的位置關(guān)系圖。

圖4為在工件的實際粗加工面上布設(shè)多個參考點(diǎn)的示意圖。

圖5為將建立的各參考點(diǎn)的三維數(shù)字模型與工件的理論模型進(jìn)行擬合時的示意圖。

圖6為擬合后各參考點(diǎn)的余量分布圖。

圖7為本發(fā)明的場地布置圖。

圖8為本發(fā)明的流程圖。

圖中標(biāo)記為：工件1、支架2、切削裝置3、理論精加工面4、實際粗加工面5、理論粗加工面6、激光跟蹤儀7、計算機(jī)8、切削裝置的坐標(biāo)原點(diǎn)PTO、參考點(diǎn)(PTA1…PTE2…)、參考點(diǎn)的三維數(shù)字模型(PTA1’…PTE2’…)、工件的理論模型1’、精加工面的理論模型4’、粗加工面的理論模型6’、切削裝置的理論模型3’、切削裝置理論模型的坐標(biāo)原點(diǎn)PTO’、理論距離L’、實際距離L。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

在下面的具體實施方式中，工件1是加工1圖1～2所示球瓣的坯料。正如背景技術(shù)中所述，該坯料是由板材模鍛后形成。該工件1上每一個面都是不規(guī)則的空間曲面，其中包括工件1的內(nèi)外球面以及四個端面。由于本具體實施方式僅以內(nèi)球面的精加工為例，因此以下所說的實際粗加工面5均指工件1的內(nèi)球面。

如圖3所示，加工前應(yīng)先將工件1安裝在一支架2上。在圖3中，工件1的實際粗加工面5與理論粗加工面6(即理論上工件經(jīng)過粗加工后所形成的曲面)之間并不完全重合，這反映出粗加工時存在誤差。該誤差不可能完全消除。從圖3中還可以看到，由于實際粗加工面5與理論粗加工面6之間存在誤差，因此實際粗加工面5上各點(diǎn)到理論精加工面4(即工件經(jīng)過精加工后所形成的曲面，也是通過本發(fā)明的方法最后加工出的曲面)的距離也不完全相同，這說明實際粗加工面5上各點(diǎn)的加工余量不同。