[發明專利]基于零件外形自適應調整的復雜曲面零件加工方法及裝置

在審

• 申請號: 202111107449.4
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113857769A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 孫運剛;戴冠幫;于佳利;汪愿;張平;黃衛華
• 申請（專利權）人: 國營蕪湖機械廠
• 主分類號: B23P13/00
• 分類號: B23P13/00
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王帥

本發明涉及零件外形自適應加工技術領域，具體為基于零件外形自適應調整的復雜曲面零件加工方法及裝置，加工裝置包括：工作臺；控制單元，設有若干個且均設置在工作臺上，高度可調；真空吸盤，設置在控制單元的頂端，用于吸附復雜曲面零件；力傳感器，設置在真空吸盤的中部，用于采集復雜曲面零件加工時的切削力數據并轉化為電信號；上位機，與控制單元、力傳感器通過電信號連接。與現有技術相比，本發明對刀具轉速、主軸進給速度、加工路徑、步進行程等加工參數進行自動調整，實現了對實際加工質量進行優化調整；準確地反映了加工過程中零件的實時狀態，并且降低了加工過程中零件的損傷。

技術領域

本發明涉及零件外形自適應加工技術領域，具體為基于零件外形自適應調整的復雜曲面零件加工方法及裝置。

背景技術

復雜曲面零件，如發動機渦輪葉片等，被廣泛應用于航空航天、交通運輸、能源動力等領域。隨著高端裝備的不斷發展，對復雜曲面零件的加工質量、加工效率提出了更高要求。傳統加工方法往往需要首先根據零件圖紙，設計加工路徑及加工參數，在加工過程中難以根據實際加工質量進行優化調整。

專利CN102172845A公開了一種復雜薄壁曲面工件加工工藝參數的校驗方法，利用高速攝像機記錄復雜曲面工件加工過程中機床實時工作狀態，并于時后處理實時記錄獲得工件加工工藝參數的實時參數，利用該參數對復雜曲面工件進行參數修正。然而該方法僅能利用攝像機獲得待加工工件圖像信息，無法準確反映加工過程中零件的實際狀態。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了基于零件外形自適應調整的復雜曲面零件加工方法及裝置。

本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

基于零件外形自適應調整的復雜曲面零件加工裝置，包括：

工作臺；

控制單元，設有若干個且均設置在工作臺上，高度可調；

真空吸盤，設置在控制單元的頂端，用于吸附復雜曲面零件；

力傳感器，設置在真空吸盤的中部，用于采集復雜曲面零件加工時的切削力數據并轉化為電信號；

上位機，與控制單元、力傳感器通過電信號連接，用于繪制復雜曲面零件的待加工面輪廓，設定加工參數，實時處理切削力信號，優化計算加工參數并調整刀具姿態，計算控制單元的位移量并調整控制單元姿態。

優選的，所述控制單元的底部設有與上位機電信號連接的位移控制裝置。

應用基于零件外形自適應調整的復雜曲面零件加工裝置的加工方法，具體步驟如下：

步驟(一)將若干個控制單元的狀態、力傳感器數值調零；

步驟(二)將待加工復雜曲面零件放置在工作臺上，真空吸盤吸附在待加工復雜曲面零件上，使得由若干個控制單元頂端所構成的曲線與復雜曲面零件的輪廓外形一致；

步驟(三)將若干個控制單元的頂端位置信號發送至上位機中，上位機根據位置信號進行空間位置矩陣計算，繪制出待加工復雜曲面零件的待加工面形狀輪廓；

步驟(四)根據待加工面形狀輪廓以及加工要求，自動規劃加工路徑，形成初步設定的加工參數后，開始對待加工復雜曲面零件的待加工面進行加工；

步驟(五)通過力傳感器采集加工過程中的切削力，并實施傳輸至上位機中，上位機對接收到的切削力信號進行取反處理，獲取加工過程中復雜曲面整體受力情況；

步驟(六)根據所獲取的情況對加工參數進行優化計算，并結合待加工復雜曲面零件的待加工面幾何尺寸，進行控制單元的姿態計算，得到每個控制單元需要調整的位移量；