镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置及蒙皮厚度精确控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置及蒙皮厚度精确控制方法，装置包括非接触式测量模块和数据处理补偿模块；非接触式测量模块包括两个激光位移传感器头和采集两个激光位移传感器头的测量数据的激光位移传感器控制器；数据处理补偿模块包括机床数控系统内置坐标偏置模块和对测量数据进行处理，并根据处理结果调用机床数控系统内置坐标偏置模块实现加工中蒙皮变形的自动补偿的数据分析模块。本发明专利技术仅需存储某一时刻测量点与加工点之间的动态测量数据即可，读一个数据，生成一个补偿值，然后加工，释放这个数据的存储，存储数据量小，避免了对整块蒙皮点云数据进行处理和拟合，大大减少了数据处理、反馈控制的时间。

【技术实现步骤摘要】
镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置及蒙皮厚度精确控制方法
本专利技术涉及一种机械加工厚度精确控制装置及方法，尤其涉及一种用于镜像铣削加工的厚度精确控制装置及方法，具体的说是镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置及蒙皮厚度精确控制方法。
技术介绍
镜像铣技术是用于飞机蒙皮数控铣切加工的一项新技术，镜像铣加工系统由两台同步运动的五坐标卧式机床组成。其中一台卧式机床的主轴为加工头，安装铣刀加工蒙皮，另一台五轴机床主轴为支撑头，安装支撑柱支撑蒙皮，铣刀和支撑柱在同一法线上同步运动。在加工过程中，铣刀和支撑柱始终对置于蒙皮工件的两端，铣刀和支撑柱之间的距离为定值，此定值即为蒙皮加工厚度。该方法始终对蒙皮被加工区域进行支撑，保证了蒙皮被加工区域有足够的刚度，可实现蒙皮加工后剩余厚度的精确控制。镜像铣的现有工艺流程为：首先将蒙皮水平安放，通过激光定位将蒙皮的周边装夹，使之装夹在夹持框内，然后柔性夹持框经回转台自动卧-立翻转，并进入加工室。加工室由激光扫描系统和镜像铣切加工系统组成，激光扫描系统用于零件实际外形的扫描，扫描后将实际扫描数据与零件理论数据进行对比修正，生成并执行加工程序，完成镜像铣切和钻孔加工。加工后的蒙皮由夹持框自动输送回并拆卸。在加工室内，由于受蒙皮材料滚弯或拉伸成形误差、装夹变形等影响，蒙皮实际型面与理论型面产生偏差，若采用理论型面加工程序加工，则产生较大的壁厚偏差，导致加工零件不合格。因此，需要采用在机检测和逆向成形技术，获取蒙皮实际加工外形，并对原始加工程序进行二次修正，最终解决原材料成形外形误差和自重等非加工变形生成的壁厚偏差问题，提高加工质量。现有技术存在以下不足：由于蒙皮外形尺寸大，测量的数据量大，因此在激光扫描的时候，只是对有限的点进行测量，获取蒙皮实际型面点云数据，对数据进行处理和拟合，形成实际型面，精度低。另外，现有工艺流程在蒙皮铣切加工前，无实际测量的厚度信息，虽然镜像铣可以保证等厚度加工，但支撑面往往与理论数模存在较大差异。在线进行超声测厚时，会存在支撑柱与工件脱离，导致厚度数据丢失，无法进行在线补偿。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置及蒙皮厚度精确控制方法。本专利技术采用的技术手段如下：一种镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置，包括非接触式测量模块和数据处理补偿模块；所述非接触式测量模块包括两个激光位移传感器头和采集两个所述激光位移传感器头的测量数据的激光位移传感器控制器；两个所述激光位移传感器头分别固定在具有铣刀的铣刀连接盘和具有支撑柱的支撑柱连接盘上，所述铣刀连接盘和所述支撑柱连接盘分别与镜像铣机床加工头和镜像铣机床支撑头连接，所述铣刀连接盘上的铣刀的轴线与所述支撑柱连接盘上的支撑柱的轴线重合，两个所述激光位移传感器头相对设置且发射的激光束位于同一直线上，所述直线与所述铣刀的轴线平行，即之间的距离不变；所述数据处理补偿模块包括机床数控系统内置坐标偏置模块和对从所述激光位移传感器控制器导入的两个所述激光位移传感器头的测量数据进行处理，并根据处理结果调用所述机床数控系统内置坐标偏置模块实现加工中蒙皮变形的自动补偿的数据分析模块。所述数据分析模块为PC端。本专利技术还公开了一种根据上述所述的镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置进行蒙皮厚度精确控制的方法，具有如下步骤：S1、根据加工要求生成加工轨迹程序；S2、设定初始所述铣刀的切削深度，启动加工轨迹程序；S3、初始化两个所述激光位移传感器头的测量点间的距离；S4、设经过所述支撑柱和蒙皮之间的支撑点且垂直与所述铣刀的轴线的平面为支撑面，所述直线与所述铣刀的轴线相对蒙皮沿加工轨迹同步运动，两个所述激光位移传感器头由加工轨迹的初始位置起测量蒙皮，所述激光位移传感器控制器采集两个所述激光位移传感器头的测量数据，并导入所述数据分析模块，所述数据分析模块对测量数据进行处理，得到蒙皮厚度的处理结果，并存储；以所述支撑面为基准，所述铣刀到达加工轨迹的初始位置起，根据得到的相应位置的蒙皮厚度，所述数据分析模块调用所述机床数控系统内置坐标偏置模块实现加工中蒙皮变形的自动补偿，对所述铣刀的切深进行程序修正，使蒙皮剩余厚度达到要求，之后，释放该位置的蒙皮厚度的存储。沿加工轨迹先测量，后加工，两个所述激光位移传感器头和所述铣刀、所述支撑柱相对蒙皮同步运动，因此，仅需存储某一时刻测量点与加工点之间的动态测量数据(蒙皮厚度)即可，读一个数据，生成一个补偿值，然后加工，释放这个数据的存储，存储数据量小，避免了对整块蒙皮点云数据进行处理和拟合，大大减少了数据处理、反馈控制的时间。所述步骤S3中，初始化两个所述激光位移传感器头的测量点间的距离，具有如下步骤：在两个所述激光位移传感器头之间放入一与所述直线垂直且厚度已知的量块，两个所述激光位移传感器头的测量点分别位于所述量块的上表面和下表面，以所述上表面为测量上基准面，以所述下表面为测量下基准面，将两个所述激光位移传感器头清零，初始化两个所述激光位移传感器头的测量点间的距离。所述步骤S4中，两个所述激光位移传感器头的测量数据为：对于与所述测量上基准面相对应的所述激光位移传感器头测量加工轨迹上的待加工位置，若其测量点在所述测量上基准面以上，则其示数为正并记录其示数，若其测量点在所述测量上基准面以下，则其示数为负并记录其示数；对于与所述测量下基准面相对应的所述激光位移传感器头测量加工轨迹上的待加工位置，若其测量点在所述测量下基准面以上，则其示数为负并记录其示数，若其测量点在所述测量下基准面以下，则其示数为正并记录其示数。所述步骤S4中，某位置的蒙皮厚度等于该位置两个所述激光位移传感器头的示数之和再加上所述量块的厚度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、由于本专利技术直接测量加工区域的蒙皮厚度，通过反馈控制实时调整铣刀与支撑柱位置，精确控制加工后蒙皮剩余厚度，提高了加工精度。2、本专利技术仅需存储某一时刻测量点与加工点之间的动态测量数据(蒙皮厚度)即可，读一个数据，生成一个补偿值，然后加工，释放这个数据的存储，存储数据量小，避免了对整块蒙皮点云数据进行处理和拟合，大大减少了数据处理、反馈控制的时间。3、两个所述激光位移传感器头分别固定在具有铣刀的铣刀连接盘和具有支撑柱的支撑柱连接盘上，无需附加控制系统，其控制难度小。4、根据蒙皮实时对铣刀的切深进行程序修正调整，可以最大程度的优化切削参数，提高加工效率。5、当蒙皮毛坯外形精度较高时，可以省略在加工室内进行“蒙皮形面激光扫描”步骤，直接进行加工，简化工艺流程。基于上述理由本专利技术可在蒙皮镜像铣等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的具体实施方式中镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置的结构示意图。图2是本专利技术的具体实施方式中两个激光位移传感器头初始化及测量示意图。图3是本专利技术的具体实施方式中处理蒙皮上下表面实际位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置，其特征在于，包括非接触式测量模块和数据处理补偿模块；所述非接触式测量模块包括两个激光位移传感器头和采集两个所述激光位移传感器头的测量数据的激光位移传感器控制器；两个所述激光位移传感器头分别固定在具有铣刀的铣刀连接盘和具有支撑柱的支撑柱连接盘上，所述铣刀连接盘和所述支撑柱连接盘分别与镜像铣机床加工头和镜像铣机床支撑头连接，所述铣刀连接盘上的铣刀的轴线与所述支撑柱连接盘上的支撑柱的轴线重合，两个所述激光位移传感器头相对设置且发射的激光束位于同一直线上，所述直线与所述铣刀的轴线平行；所述数据处理补偿模块包括机床数控系统内置坐标偏置模块和对从所述激光位移传感器控制器导入的两个所述激光位移传感器头的测量数据进行处理，并根据处理结果调用所述机床数控系统内置坐标偏置模块实现加工中蒙皮变形的自动补偿的数据分析模块。

【技术特征摘要】
1.一种镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置，其特征在于，包括非接触式测量模块和数据处理补偿模块；所述非接触式测量模块包括两个激光位移传感器头和采集两个所述激光位移传感器头的测量数据的激光位移传感器控制器；两个所述激光位移传感器头分别固定在具有铣刀的铣刀连接盘和具有支撑柱的支撑柱连接盘上，所述铣刀连接盘和所述支撑柱连接盘分别与镜像铣机床加工头和镜像铣机床支撑头连接，所述铣刀连接盘上的铣刀的轴线与所述支撑柱连接盘上的支撑柱的轴线重合，两个所述激光位移传感器头相对设置且发射的激光束位于同一直线上，所述直线与所述铣刀的轴线平行；所述数据处理补偿模块包括机床数控系统内置坐标偏置模块和对从所述激光位移传感器控制器导入的两个所述激光位移传感器头的测量数据进行处理，并根据处理结果调用所述机床数控系统内置坐标偏置模块实现加工中蒙皮变形的自动补偿的数据分析模块。2.根据权利要求1所述的镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置，其特征在于：所述数据分析模块为PC端。3.一种根据权利要求1所述的镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置进行蒙皮厚度精确控制的方法，其特征在于具有如下步骤：S1、根据加工要求生成加工轨迹程序；S2、设定初始所述铣刀的切削深度，启动加工轨迹程序；S3、初始化两个所述激光位移传感器头的测量点间的距离；S4、设经过所述支撑柱和蒙皮之间的支撑点且垂直与所述铣刀的轴线的平面为支撑面，所述直线与所述铣刀的轴线相对蒙皮沿加工轨迹同步运动，两个所述激光位移传感器头由加工轨迹的初始位置起测量蒙皮，所述激光位移传感器控制器采集两个所述激光位移传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志刚，康仁科，鲍岩，王昌瑞，朱祥龙，付海洋，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21