[發(fā)明專利]飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工在線自適應(yīng)刀軌補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210396142.5
• 申請(qǐng)日: 2012-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN102880114A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李迎光;劉長(zhǎng)青;王偉;郝小忠;劉旭;李海;湯立民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/404
• 分類號(hào): G05B19/404
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工在線自適應(yīng)刀軌補(bǔ)償方法，尤其是一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工在線自適應(yīng)精加工刀軌補(bǔ)償方法，屬于CAD（Computer?Aided?Design）/CAM（Computer?Aided?Manufacturing）/CNC（Computers?Numerical?Control）技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)于大型零件如飛機(jī)結(jié)構(gòu)件，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大且屬于薄壁零件，加工過程中極易變形，厚度難以保證。同時(shí)由于加工過程中出現(xiàn)的刀具磨損、加工系統(tǒng)顫振等原因會(huì)引起加工誤差。加工過程中出現(xiàn)的變形或者加工誤差會(huì)對(duì)后續(xù)加工工序或加工操作造成影響，情況嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致工件報(bào)廢，由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件屬于高價(jià)值和高加工附加值零件，成本很高，所以，為了保證加工質(zhì)量，降低制造成本，針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的中間加工狀態(tài)進(jìn)行刀軌自適應(yīng)補(bǔ)償以消除變形和加工誤差帶了的影響非常重要。但是在目前情況下，加工過程中出現(xiàn)的問題都需要反饋給工藝員進(jìn)行分析，然后重新進(jìn)行人工編程，效率很低。

檢索現(xiàn)有的文獻(xiàn)和技術(shù)文件發(fā)現(xiàn)，湘潭大學(xué)的徐宏2007碩士學(xué)位論文“薄壁件數(shù)控側(cè)銑加工變形的預(yù)測(cè)、補(bǔ)償與實(shí)驗(yàn)研究”針對(duì)薄壁件數(shù)控加工變形公布了一種基于有限元分析的控制變形的刀軌優(yōu)化補(bǔ)償方案，但是該方法偏重?cái)?shù)值模擬，缺乏實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，對(duì)實(shí)際加工只能提供一定的指導(dǎo)作用，實(shí)際的操作性不強(qiáng)。

專利“一種自由輪廓曲面銑削加工的讓刀誤差補(bǔ)償方法”，申請(qǐng)?zhí)?00910248815.0，通過規(guī)劃半精加工的刀具軌跡，優(yōu)化精加工的加工余量，使得精加工過程中法向等效接觸切削力保持恒定，進(jìn)而保持法向讓刀誤差恒定，讓刀誤差通過法向等距偏置精加工刀具軌跡實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。但該方法不能解決因?yàn)樽冃味鸬恼`差補(bǔ)償。

Myeong-Woo?Cho發(fā)表在國(guó)際期刊《Integrated?Journal?of?Machine?Tools?&Manufacture》，2006（46）p1417-1427上的學(xué)術(shù)論文“Integrated?machining?error?compensation?method?using?OMM?data?and?modified?PNN?algorithm”公布了一種刀軌補(bǔ)償方法，該解決了端銑刀輪廓變形引起的誤差補(bǔ)償，但是該方法沒有解決同時(shí)在厚度變化引起的誤差問題和兩個(gè)面同時(shí)變形引起的加工干涉問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)目前飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中間過程的變形和加工誤差帶來(lái)了質(zhì)量問題以及人工處理效率低等問題，發(fā)明了一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工在線自適應(yīng)刀軌補(bǔ)償方法，該方法重點(diǎn)解決精加工之前的變形問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工在線自適應(yīng)刀軌補(bǔ)償方法，該方法包括以下步驟：步驟一、生成精加工操作之前的理論中間加工狀態(tài)，理論中間加工狀態(tài)包括中間加工狀態(tài)的理論面、檢測(cè)面的中間狀態(tài)理論厚度T_Th和相鄰兩檢測(cè)面的中間狀態(tài)理論距離T_Dts；

步驟二、離散精加工刀軌生成離散點(diǎn)，離散點(diǎn)為刀軌上的刀位點(diǎn)的標(biāo)記為S_TPt，離散點(diǎn)為刀位點(diǎn)之間的插值點(diǎn)的標(biāo)記為S_LPt，將離散點(diǎn)向中間狀態(tài)的理論面投影生成檢測(cè)實(shí)際中間加工狀態(tài)的檢測(cè)點(diǎn)，標(biāo)記為M_EPt；

步驟三、對(duì)工件的實(shí)際中間加工狀態(tài)進(jìn)行在線檢測(cè)，得到檢測(cè)點(diǎn)處的實(shí)際位置R_Ps與檢測(cè)點(diǎn)處工件的實(shí)際厚度R_Th，根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際檢測(cè)位置，計(jì)算相鄰兩個(gè)檢測(cè)面的實(shí)際中間狀態(tài)的距離R_Dts；

步驟四、根據(jù)檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)中間狀態(tài)的變形和誤差是否能夠通過刀軌修改來(lái)滿足加工要求，如果不能，則報(bào)警，提示加工工人采取措施；若變形和加工誤差不影響后續(xù)加工，則不采取措施；若能夠通過修改刀軌來(lái)滿足加工要求，則修改刀軌；

步驟五、根據(jù)步驟四的評(píng)價(jià)結(jié)果，若需要刀軌補(bǔ)償：

對(duì)于一個(gè)面的情況，刀軌的補(bǔ)償方法為：

令N_TPP表示修改后的刀位點(diǎn)，令表示檢測(cè)面的外法向單位向量，

如果檢測(cè)點(diǎn)是由精加工刀位點(diǎn)投影得到的，則新刀位點(diǎn)為：