[發明專利]一種基于在機測評的復雜空間型面誤差反饋補償方法

有效

• 申請號: 201310084033.4
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103218475A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 何改云;馬文魁;賈紅洋;郭龍真
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及數控加工技術領域，特別涉及一種基于在機測評的復雜空間型面誤差反饋補償方法。

背景技術

在航空航天、汽車、船舶和各種高技術裝備中，具有復雜空間型面幾何特征的零件應用日益廣泛，在實現系統力學性能、光學性能和流體性能等物理性能要求方面扮演重要角色。各類零件的型面加工質量往往是影響整臺機器工作質量的關鍵。通過誤差補償技術可在機床上加工出超過機床本身精度的工件，從而提高零件型面的加工精度，已成為現代精密工程的重要技術支柱。

近年來，國內外學者在誤差補償方面做了大量的研究工作，圍繞復雜空間型面誤差測評理論及誤差補償原理與方法展開深入研究，提出了多種誤差補償的方法。

（1）魏兆成對曲面加工中的銑削力和讓刀誤差進行了研究，建立球頭銑刀曲面加工中的銑削力模型，并提出了直接以讓刀變形為補償對象的誤差補償方法（參見球頭銑刀曲面加工的銑削力與讓刀誤差預報[D].大連理工大學,2011）。

（2）世界著名的齒輪機床制造商格里森公司及克林格貝爾公司采用先進的齒輪測量中心及相應的齒輪測量軟件，與CNC齒輪加工機床相連，實現了圓柱齒輪、弧錐齒輪的CAD/CAM/CAI的閉環制造（參見Gleason?Corporation.http://www.gleason.com.Cited10February2012）。

（3）英國Delcam公司的通用檢測系統PowerINSPECT可以實現對零件的在機檢測（參見Delcam?Plc.http://www.delcam.com.cn.Cited?10?February?2012.）。

文獻（1）中提出的基于建立數學模型分析預測工件誤差大小的補償方法，僅分析了工件與刀具之間受力變形的問題，但對于實際的加工而言，誤差補償并不全面。

文獻（2）中提出的采用先進齒輪測量中心及相應的齒輪測量軟件，與CNC齒輪加工機床相連，實現了圓柱齒輪、弧錐齒輪的CAD/CAM/CAI的閉環制造，其加工使用范圍有限，且價格昂貴，增加了零件的制造成本。

文獻（3）中提出的PowerINSPECT通用檢測系統可以實現對零件的在機檢測，但它所用的數據處理方法未對型面幾何誤差進行完整評定，僅給出若干采樣點的法向偏差相關參數，且誤差反饋補償功能尚不夠完善。

發明內容

本發明提供了一種基于在機測評的復雜空間型面誤差反饋補償方法，本方法提高了零件型面的加工精度，避免了離線檢測造成工件重復定位誤差，減少了工件的搬運和裝卡時間，詳見下文描述：

一種基于在機測評的復雜空間型面誤差反饋補償方法，所述方法包括以下步驟：

（1）通過球頭銑刀加工復雜型面切削力模型、目標刀位點做動態補償，進行工件預加工；

（2）對預加工后工件進行在機檢測和誤差評定，獲得實際輪廓的幾何信息，通過輪廓度誤差評定模型，對預加工工件進行誤差評定；判斷輪廓度誤差是否小于公差，如果是，執行步驟（4），如果否，執行步驟（3）；

（3）確定各接觸點對應的補償點位置U_i，將所述各接觸點對應的補償點位置U_i導入到三維CAD軟件中獲取補償加工輪廓，對預加工后工件進行靜態補償加工，流程結束；

（4）預加工后工件是合格產品，流程結束。

所述通過球頭銑刀加工復雜型面切削力模型、目標刀位點做動態補償，進行工件預加工具體包括：

1）構建零件的CAD模型，將刀具切削刃沿軸向分割為許多切削微元，建立所述球頭銑刀加工復雜型面切削力模型；

2）通過所述球頭銑刀加工復雜型面切削力模型獲取刀具在x、y方向的變形量；

3）通過所述刀具在x、y方向的變形量、目標刀位點做中心鏡像反變形，獲取修正刀位點，根據所述修正刀位點進行工件預加工。

所述對預加工后工件進行在機檢測和誤差評定，獲得實際輪廓的幾何信息，通過輪廓度誤差評定模型，對預加工工件進行誤差評定具體包括：

1）對預加工后工件進行在機檢測，獲得實際輪廓的幾何信息；

2）計算對應測頭中心C_i時接觸點t_i的三維坐標，對所有接觸點進行曲面插值處理，獲得實際被測輪廓；

3）通過輪廓度誤差評定模型，對預加工工件進行誤差評定。

所述通過所述球頭銑刀加工復雜型面切削力模型獲取刀具在x、y方向的變形量具體包括：