基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法与检测装置制造方法及图纸

一种基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法及检测装置，其特征是它利用激光距离传感器实时测距得到蒙皮零件实际尺寸，并结合压力传感器测量精确得到蒙皮实际曲面与理论曲面的尺寸误差，实现加工中依据零件实际曲面的刀轨实时自适应调整，该装置采用双激光距离传感器，分别安装于蒙皮镜像铣削推头和顶撑头上，压力传感器位于顶撑头内部，其中激光距离传感器装置包括基座、传感器夹持装置、传感器等。本发明专利技术可以实时根据零件的实际尺寸调整刀轨，保证蒙皮的加工质量，提高加工效率，节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械加工方法及装置，尤其是一种用于飞机蒙皮镜像数控铣削系统的实时自适应铣削方法与装置，具体地说是一种基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法与装置。
技术介绍
飞机蒙皮镜像铣削技术是一种针对蒙皮类零件的新型加工方法，它具有集切边、铣缺口、制孔和厚度加工于一体，支撑装置跟随铣刀镜像运动，超声波测厚，实时控制切削厚度等特点。蒙皮镜像铣削避免了传统蒙皮加工的工装成本高、切削易颤振、表面质量低及加工效率低等问题。但目前蒙皮镜像铣削的实时测厚方法及装置存在测厚误差大及停机现象，不利于蒙皮加工效率的提升，同时由于使用超声波测厚对加工的刀轨要求高，进而使蒙皮加工数控编程难度加大，并且其装置会对蒙皮表面造成划伤，无法保证蒙皮的表面质量。因此本专利技术提出一种基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法与装置，主要用于蒙皮镜像铣削系统中，利用激光距离传感器实时测距得到蒙皮零件实际尺寸，并结合压力传感器测量精确得到蒙皮实际曲面与理论曲面的尺寸误差，实现加工中依据零件实际曲面的刀轨实时自适应调整，该装置采用双激光距离传感器，分别安装于蒙皮镜像铣削推头和顶撑头上，压力传感器位于顶撑头内部，其中激光距离传感器装置包括基座、传感器夹持装置、传感器等。传感器为高精度激光距离传感器。该方法可以实时根据零件的实际尺寸调整刀轨，保证蒙皮的加工质量，提高加工效率，节约成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前蒙皮镜像铣削系统中对零件尺寸实时测量不准确，影响加工精度提高的问题，专利技术一种非接触式的基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法，同时提供一种相应的非接触式检测装置。：本专利技术的技术方案之一是：一种基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法，其特征是它包含以下步骤：首先，将两组激光距离传感器安装在蒙皮镜像铣削系统正面推头和反面顶撑上，分布在零件两侧，压力传感器安装在反面顶撑内部，加工时正面推头压住零件，刀具从正面推头中心伸出进行铣削加工，反面顶撑顶住零件加工部位背面，并保持镜像随动；其次，对于安装在反面顶撑上的激光传感器来说，通过调节传感器的位置，使其在加工中实时测量顶撑与零件接触部位周围的零件位置，并通过对测量点集位置的计算，得到当前加工位置周围设定范围内的零件实际曲面，根据实际曲面对下一加工位置的刀轨进行调整，保证下一加工位置的加工轨迹按照实际曲面进行加工；第三，压力传感器安装在反面顶撑内部，其压力值来自于零件对反面顶撑的作用力，在实际加工中，通过反面激光测距能初步根据实际曲面调整加工轨迹，但仍不能做到精确调整，通过压力传感器的测量，能精确得到当前加工位置的实际位置与理论位置的偏差，从而对加工轨迹进行精确的微调，实现精确的根据蒙皮零件实际曲面的自适应铣削加工；第四，安装于正面推头上的激光距离传感器可以通过测量已加工区域的蒙皮位置，并与其理论位置对比，调整铣削主轴与反面顶撑之间的相对位置，消除机械系统中的尺寸误差对蒙皮加工的影响，保证铣削主轴在加工中与反面顶撑头间的相对位置；最后，通过以上步骤能在飞机蒙皮实际尺寸与理论尺寸存在误差的情况下，根据实际尺寸实时的进行刀轨调整，实现蒙皮零件的实时自适应铣削加工，保证零件的加工质量。所述的通过反面顶撑激光距离传感器测量值调整加工轨迹的方法是，通过调节反面顶撑端激光距离传感器的位置，确定激光束方向，即测量方向，使其对准顶撑与零件接触位置的周围，在实际加工中，通过测量距离、测量方向以及激光传感器的位置，计算出测量点的坐标，在设定的采样频率下，得到反面顶撑端一系列测量点的数据，根据这些密集的测量点拟合出测量区域的实际曲面，将实际曲面与理论曲面进行对比，计算出下一加工位置的刀轨偏差，并进行刀轨调整。所述的通过反正顶撑内部的压力传感器测量值精确调整加工轨迹的方法是，在实际加工中，根据反面顶撑激光测距进行调整刀轨，由于其拟合曲面的精度导致其刀轨调整不能够做到非常精确，此时，反正顶撑已按照激光测距的调整结果进行运动，反正顶撑内部的压力传感器数值可以精确反映出当前加工位置的与经初步调整后的顶撑位置间的偏差，通过压力值的变化计算出偏差值，并实时进行补偿，保证加工位置的刀轨按照实际零件位置进行铣削。所述的正面推头激光距离传感器对已加工区域的校验并调整铣削主轴与顶撑主轴间的位置关系是指由于镜像铣削系统在加工过程中机床铣削主轴与顶撑头之间通过各级结构相关联，但各级结构的误差累积起来能使得铣削主轴与顶撑头之间的距离与理论上设置的距离不符，此时通过推头端激光测距值计算出实际已加工位置与理论已加工位置间的偏差，从而反应出铣削主轴与顶撑头直接的偏差，进而调整铣削主轴与顶撑头间的距离，保证蒙皮零件的加工质量。本专利技术的技术方案之二是：一种基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削检测装置，其特征是它包括：一激光距离传感器装置A，用于测量距离得到蒙皮零件的实际尺寸，该装置分别安装于蒙皮镜像铣正面推头Q和反面顶撑W上，采用定位销定位，螺纹连接锁紧；一压力传感器装置B，用于通过测量值精确反映出蒙皮加工位置的实际尺寸，该装置通过螺纹连接固定安装于反面顶撑W内部。所述的激光距离传感器装置A包括基座1、传感器夹持装置2和传感器3，其中基座1通过定位销与对应的正面推头Q或反面顶撑W定位，并通过螺纹连接进行锁紧；传感器夹持装置2通过螺钉安装于基座1圆周面上的凹槽中，传感器3为高精度激光距离传感器，通过传感器夹持装置2进行定位和安装。所述的传感器夹持装置2包含U形夹持座2a和对称安装在其两侧的螺纹顶杆2b、调节手轮2c、手轮固定条2d、螺纹顶杆锁紧螺母2e和手轮固定条螺钉2f，U形夹持座2a通过底部的螺栓2g与基座1进行连接；传感器3夹紧定位在两螺纹顶杆2b之间，两螺纹顶杆2b的位置通过旋转手轮2c进行伸缩调节并通过手轮固定条2d、螺纹顶杆锁紧螺母2e和手轮固定条螺钉2f实现最终定位，从而实现传感器的位置调节及快速拆换。在安装传感器3时，需要对两组传感器3位置进行标定，既要保证每组传感器3的位置正确，同时还需要保证每个传感器3的测量方向正确，通过选转手轮2c能调节传感器3的位置并实现夹紧功能，在调节结束后利用顶杆锁紧螺母2e，固定各个传感器3。所述的传感器3为高精度激光距离测量传感器，采样频率为40Hz-500Hz，对应采样时间为0.025-0.002秒，测量距离为25-400mm，精度0.005-0.08mm，光斑大小为0.1*0.1-1.8*3.5mm，波长在655-680nm之间，对人眼伤害小，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法，其特征是它包含以下步骤：首先，将两组激光距离传感器安装在蒙皮镜像铣削系统正面推头和反面顶撑上，分布在零件两侧，压力传感器安装在反面顶撑内部，加工时正面推头压住零件，刀具从正面推头中心伸出进行铣削加工，反面顶撑顶住零件加工部位背面，并保持镜像随动；其次，对于安装在反面顶撑上的激光传感器来说，通过调节传感器的位置，使其在加工中实时测量顶撑与零件接触部位周围的零件位置，并通过对测量点集位置的计算，得到当前加工位置周围设定范围内的零件实际曲面，根据实际曲面对下一加工位置的刀轨进行调整，保证下一加工位置的加工轨迹按照实际曲面进行加工；第三，压力传感器安装在反面顶撑内部，其压力值来自于零件对反面顶撑的作用力，在实际加工中，通过反面激光测距能初步根据实际曲面调整加工轨迹，但仍不能做到精确调整，通过压力传感器的测量，能精确得到当前加工位置的实际位置与理论位置的偏差，从而对加工轨迹进行精确的微调，实现精确的根据蒙皮零件实际曲面的自适应铣削加工；第四，安装于正面推头上的激光距离传感器可以通过测量已加工区域的蒙皮位置，并与其理论位置对比，调整铣削主轴与反面顶撑之间的相对位置，消除机械系统中的尺寸误差对蒙皮加工的影响，保证铣削主轴在加工中与反面顶撑头间的相对位置；最后，通过以上步骤能在飞机蒙皮实际尺寸与理论尺寸存在误差的情况下，根据实际尺寸实时的进行刀轨调整，实现蒙皮零件的实时自适应铣削加工，保证零件的加工质量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法，其特征是它包含以下步骤：
首先，将两组激光距离传感器安装在蒙皮镜像铣削系统正面推头和反面顶撑上，分布
在零件两侧，压力传感器安装在反面顶撑内部，加工时正面推头压住零件，刀具从正面推
头中心伸出进行铣削加工，反面顶撑顶住零件加工部位背面，并保持镜像随动；
其次，对于安装在反面顶撑上的激光传感器来说，通过调节传感器的位置，使其在加
工中实时测量顶撑与零件接触部位周围的零件位置，并通过对测量点集位置的计算，得到
当前加工位置周围设定范围内的零件实际曲面，根据实际曲面对下一加工位置的刀轨进行
调整，保证下一加工位置的加工轨迹按照实际曲面进行加工；
第三，压力传感器安装在反面顶撑内部，其压力值来自于零件对反面顶撑的作用力，
在实际加工中，通过反面激光测距能初步根据实际曲面调整加工轨迹，但仍不能做到精确
调整，通过压力传感器的测量，能精确得到当前加工位置的实际位置与理论位置的偏差，
从而对加工轨迹进行精确的微调，实现精确的根据蒙皮零件实际曲面的自适应铣削加工；
第四，安装于正面推头上的激光距离传感器可以通过测量已加工区域的蒙皮位置，并
与其理论位置对比，调整铣削主轴与反面顶撑之间的相对位置，消除机械系统中的尺寸误
差对蒙皮加工的影响，保证铣削主轴在加工中与反面顶撑头间的相对位置；
最后，通过以上步骤能在飞机蒙皮实际尺寸与理论尺寸存在误差的情况下，根据实际
尺寸实时的进行刀轨调整，实现蒙皮零件的实时自适应铣削加工，保证零件的加工质量。
2.如权利要求1所述的铣削方法，其特征是所述的通过反面顶撑激光距离传感器测量值
调整加工轨迹的方法是，通过调节反面顶撑端激光距离传感器的位置，确定激光束方向，
即测量方向，使其对准顶撑与零件接触位置的周围，在实际加工中，通过测量距离、测量
方向以及激光传感器的位置，计算出测量点的坐标，在设定的采样频率下，得到反面顶撑
端一系列测量点的数据，根据这些密集的测量点拟合出测量区域的实际曲面，将实际曲面
与理论曲面进行对比，计算出下一加工位置的刀轨偏差，并进行刀轨调整。
3.如权利要求1所述的铣削方法，其特征是所述的通过反正顶撑内部的压力传感器测量
值精确调整加工轨迹的方法是，在实际加工中，根据反面顶撑激光测距进行调整刀轨，由
于其拟合曲面的精度导致其刀轨调整不能够做到非常精确，此时，反正顶撑已按照激光测
距的调整结果进行运动，反正顶撑内部的压力传感器数值可以精确反映出当前加工位置的
与经初步调整后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎光，郝小忠，马斯博，周鑫，赵雪冬，牟文平，汤立民，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32