一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术涉及一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法、系统及介质，包括：获取叶片装夹状态下的初始理论坐标系；以所述初始理论坐标系为基准赋予所述装夹状态下叶片榫头的理论型面数据；以及采用辅助工具测量所述装夹状态下叶片榫头的实际型面数据；根据所述理论型面数据和所述实际型面数据，分别建立理论中间坐标系和实际中间坐标系；反解所述理论中间坐标系到所述实际中间坐标系的变换关系，获得坐标系补偿值；根据所述坐标系补偿值补偿加工坐标系，获得实际加工坐标系；在所述实际加工坐标系下进行所述叶片加工；其目的是为提高叶片找正精度，解决叶片装夹过程中实际姿态与理论姿态偏离过大的问题。态偏离过大的问题。态偏离过大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法、系统及介质


[0001]本专利技术属于计算机辅助设计制造领域，尤其涉及一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]航空发动机叶片在数控加工中通常采用榫头和叶尖夹持的方式进行装夹定位，而由于榫头定位区域面积较小、叶片长度较长，导致即使微小的榫头制造或装夹偏差，经过几何放大后会在叶尖处形成较大的偏差，极容易造成叶片加工尺寸超差，严重影响叶片加工质量。
[0003]目前主要通过与榫头形状相匹配的专用工装进行定位装夹，对工装制造精度要求极高，且受操作人员装夹方式的影响，叶片加工一致性较差。在目前航空发动机加工过程中，叶片加工坐标系固定于专用工装上，而受榫头或工装制造精度、人工装夹方式的影响，导致叶片实际装夹状态与理论状态存在偏差，造成叶片加工质量不稳定，甚至导致超差报废。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要针对以上问题，提出了一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法、系统及介质，其目的是为提高叶片找正精度，解决叶片装夹过程中实际姿态与理论姿态偏离过大的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]获取叶片装夹状态下的初始理论坐标系；
[0007]以所述初始理论坐标系为基准赋予装夹状态下叶片榫头的理论型面数据；以及采用辅助工具测量所述装夹状态下叶片榫头的实际型面数据；
[0008]根据所述理论型面数据和所述实际型面数据，分别建立理论中间坐标系和实际中间坐标系；
[0009]反解所述理论中间坐标系到所述实际中间坐标系的变换关系，获得坐标系补偿值；
[0010]根据所述坐标系补偿值补偿加工坐标系，获得实际加工坐标系；
[0011]在所述实际加工坐标系下进行叶片加工。
[0012]进一步地，采用辅助工具测量所述装夹状态下叶片榫头的实际型面数据的步骤包括：
[0013]以所述叶片榫头的一长侧表面为A基准面，在所述叶片榫头的A基准面内任意取三个不在同一直线上的点，测量所述叶片榫头A基准面的三个点坐标；
[0014]以所述叶片榫头的另一长侧表面为B基准面，在所述叶片榫头的B基准面内任意取三个不在同一直线上的点，测量所述叶片榫头B基准面的三个点坐标；
[0015]以所述叶片榫头的端面为C基准面，在所述叶片榫头的C基准面内任意取三个不在同一直线上的点，测量所述叶片榫头C基准面的三个点坐标。
[0016]进一步地，在所述叶片榫头的A基准面、B基准面以及C基准面上任取的所述三个点间的彼此距离应尽量大。
[0017]进一步地，根据所述实际型面数据，建立实际中间坐标系的步骤包括：
[0018]根据三点确定一个平面的原理，计算所述A基准面的法矢NA、所述B基准面的法矢N
B
以及所述C基准面的法矢N
C
；
[0019]令法矢N
X1
＝N
A
×
N
B
、N
Z1
＝N
X1
×
N
C
、N
Y1
＝N
X1
×
N
Z1
，将N
X1
、N
Y1
、N
Z1
分别进行矢量单位化，得到对应的单位矢量P
t
＝(n
X1
，n
Y1
，n
Z1
)，其中，所述法矢N
X1
＝N
A
×
N
B
表示法矢N
X1
垂直于N
A
和N
B
所构成的平面，所述法矢N
Z1
＝N
X1
×
N
C
表示法矢N
Z1
垂直于N
X1
和N
C
所构成的平面，所述法矢N
y1
＝N
X1
×
N
Z1
表示法矢N
Y1
垂直于N
X1
和N
Z1
所构成的平面；
[0020]根据所述A基准面、所述B基准面以及所述C基准面上的三点坐标以及计算得到的所述A基准面、所述B基准面以及所述C基准面上的法矢方向，确定所述A基准面、所述B基准面以及所述C基准面的表达式；
[0021]联立A基准面的表达式、B基准面的表达式、C基准面的表达式构成三元一次方程组，计算得到所述A基准面、所述B基准面以及所述C基准面的交点；
[0022]将所述交点作为中间坐标系原点O
t
，根据所述单位矢量P
t
和所述中间坐标系原点O
t
建立所述实际中间坐标系。
[0023]进一步地，采用辅助工具测量所述装夹状态下叶片榫头的实际型面数据的辅助工具为雷尼绍测头。
[0024]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于叶片榫头测量的自适应加工系统，所述加工系统包括：
[0025]获取模块，用于获取叶片装夹状态下的初始理论坐标系；
[0026]测量模块，用于在所述初始理论坐标系下，测量所述装夹状态下叶片榫头的实际型面数据；
[0027]实际坐标系生成模块，用于根据所述实际型面数据，建立实际中间坐标系；
[0028]理论坐标系生成模块，用于根据所述叶片的几何形状建立理论中间坐标系；
[0029]补偿值生成模块，用于反解所述理论中间坐标系到所述实际中间坐标系的变换关系，获得坐标系补偿值；
[0030]确定模块，用于根据所述坐标系补偿值补偿加工坐标系，获得实际加工坐标系。
[0031]为实现上述目的，本专利技术提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有叶片榫头测量的自适应加工程序，所述叶片榫头测量的自适应加工程序被处理器执行时实现所述一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法的步骤。
[0032]本专利技术的上述技术方案具有如下优点：通过对装夹状态下的叶片进行在机测量获得叶片实际位姿状态数据，利用集成在数控机床的自适应处理模块对测量数据进行在机处理，利用欧拉角反解方法获得叶片实际加工坐标系，进行叶片自适应加工，实现叶片加工坐标系自动补偿与自适应调整，降低了对叶片加工工装制造精度的要求，同时也降低了对叶片的人工装夹要求。
附图说明
[0033]图1为用于表示在叶片榫头处存在一定装夹偏差的情况下，叶片的整体变形结构示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例披露的一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法流程图。
[0035]图3为用于表示叶片榫头测量平面、测量点分布状态以及坐标系状态结构示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法，其特征在于，包括以下步骤：获取叶片装夹状态下的初始理论坐标系；以所述初始理论坐标系为基准赋予装夹状态下叶片榫头的理论型面数据；以及采用辅助工具测量所述装夹状态下叶片榫头的实际型面数据；根据所述理论型面数据和所述实际型面数据，分别建立理论中间坐标系和实际中间坐标系；反解所述理论中间坐标系到所述实际中间坐标系的变换关系，获得坐标系补偿值；根据所述坐标系补偿值补偿加工坐标系，获得实际加工坐标系；在所述实际加工坐标系下进行叶片加工。2.如权利要求1所述的一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法，其特征在于，采用辅助工具测量所述装夹状态下叶片榫头的实际型面数据的步骤包括：以所述叶片榫头的一长侧表面为A基准面，在所述叶片榫头的A基准面内任意取三个不在同一直线上的点，测量所述叶片榫头A基准面的三个点坐标；以所述叶片榫头的另一长侧表面为B基准面，在所述叶片榫头的B基准面内任意取三个不在同一直线上的点，测量所述叶片榫头B基准面的三个点坐标；以所述叶片榫头的端面为C基准面，在所述叶片榫头的C基准面内任意取三个不在同一直线上的点，测量所述叶片榫头C基准面的三个点坐标。3.如权利要求2所述的一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法，其特征在于，在所述叶片榫头的A基准面、B基准面以及C基准面上任取的所述三个点间的彼此距离大于设定值。4.如权利要求2所述的一种基于叶片榫头测量的自适应加工方法，其特征在于，根据所述实际型面数据，建立实际中间坐标系的步骤包括：根据三点确定一个平面的原理，计算所述A基准面的法矢N
A
、所述B基准面的法矢N
B
以及所述C基准面的法矢N
C
；令法矢N
X1
＝N
A
×
N
B
、N
Z1
＝N
X1
×
N
C
、N
Y1
＝N
X1
×
N
Z1
，将N
X1
、N
Y1
、N
Z1
分别进行矢量单位化，得到对应的单位矢量P
t
＝(n
X1
，n
Y1
，n
Z1
)，其中，所述法矢N
X1
＝N
A
×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：付余，朱燏，丁悦，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：