【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械加工领域，涉及一种增材制造舱段机加工的找正与加工方法。
技术介绍
1、轻量化是航天产品一贯的发展趋势，薄壁异形零件普遍存在，对壁厚和重量要求又极为严苛，要求超重不超过理论重量的1％～3％，故需要对内外全尺寸进行加工。因成本和加工周期限制，采取新兴的增材制造成形方法，并采取较少的机加余量。但又因为技术限制，去除增材过程中的支撑结构后，工件变形情况不理想，难以保证外形精度，薄壁区域外形常存在较大误差，内外形加工后可能在一侧出现未加工表面，即出现壁厚不足的区域，导致工件不合格，这给后续的机械加工造成了挑战。
技术实现思路
1、本申请解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种增材制造舱段机加工的找正与加工方法，克服了薄壁异形零件因增材工件变形，直接机加容易出现加工缺陷的问题。
2、具体的，通过计算转换关系，精确调整并确定机加工基准。同时针对常出现的变形问题进行了总结，数据收集中需重点观察。该方法以三维扫描拟合数据作为主要参考，在装夹过程中的进行测量、计算与调整，提高机加装夹找正的准确性，可以在毛坯余量较小时完成机加过程
3、本申请提供的技术方案如下：
4、一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，包括：
5、s1:对工件进行三维扫描，获得三维扫描结果，并将三维扫描结果与理论模型进行位置拟合，确认结果后获得拟合结果，对拟合结果的进行取点，获得端面数据取点和外形数据取点；
6、s2:采用工件的结构特征作为装夹
7、s3:根据端面数据取点，将粗装夹的工件底面局部进行高低、角向调整，将工件安装位置、姿态贴合三维扫描结果和/或拟合结果，获得调整后工件；
8、s4:针对工件表面相对于理论模型表面余量不足的位置，根据外形数据取点，依据三维扫描拟合结果对机加零点进行调整，以使外形余量平均化；
9、s5：步骤s4调整机加零点后，对工件的内外形特征进行试切和粗加工，测量外形数据取点位置的壁厚；
10、s6：若外形数据取点位置的壁厚满足余量要求，继续加工，若外形数据取点位置的壁厚不满足余量要求，重复进行步骤s4-s5。
11、所述步骤s1中，对于拟合结果，工件的三维扫描结果整体有余量或仅在单侧有少量负余量，则继续步骤s2，否以校形或补焊等方式补足工件的余量。
12、所述步骤s1中，外形数据取点包括：根据变形区域最大的位置确定取点的轴向位置，在轴向位置上沿着周向均匀取点，每15-20度取一个外形数据取点。
13、所述步骤s2中，工件的结构特征包括工件的对称特征或标志性特征。
14、所述步骤s4中，针对工件表面相对于理论模型表面余量不足的位置，根据外形数据取点，依据三维扫描拟合结果对机加零点进行调整，包括：
15、s41:按照周向上将工件均分为4个面，4个面形成两组相对面；
16、s42:获得每一个面上的外形数据取点位置的测量值和扫描值；
17、s43:对于一组相对面，根据其外形数据取点位置的测量值与扫描值之间的差值，确定机加零点的移动角度和距离，获得两组相对面的机加零点的移动角度和距离；
18、s44：根据两组相对面的机加零点的移动角度和距离，移动机加零点，使外形数据取点位置的测量值接近扫描值。
19、所述步骤s42中，扫描值为三维扫描结果的表面相对于理论模型的理论表面的余量。
20、所述步骤s42中，测量值通过以下方法获得：刀具坐标系为理论模型的坐标系，刀具移动到理论上距离工件表面某一距离的位置，测量此时刀具与工件表面之间的距离，获得实测值，实测值与理论值之间的差值为测量值。
21、理论值为：对于理论模型，刀具坐标系为理论模型的坐标系，在刀具的相同位置，刀具与理论模型表面之间的距离。
22、所述步骤s43中，对于一组相对面，根据其外形数据取点位置的测量值与扫描值之间的差值，确定零点的移动角度和距离，包括：计算每一个外形数据取点的扫描量与测量值的差值，获得偏差值；过一个外形数据取点、以及工件轴线，获得该在外形数据取点在相对面上的对应外形数据取点；根据该外形数据取点和对应外形数据取点的偏差值，计算该外形数据取点和对应外形数据取点的偏差值相等时、机加零点沿着x方向和y方向需要移动的距离；重复上述步骤，获得一组相对面上的所有组外形数据取点的机加零点沿着x方向和y方向需要移动的距离，然后获得该组外形数据取点的机加零点沿着x方向需要移动距离的平均值、机加零点沿着y方向需要移动距离的平均值，作为该相对面的零点的移动角度和距离。
23、所述步骤s44中，根据两组相对面的机加零点的移动角度和距离，移动机加零点，包括：如果两组相对面的机加零点的移动角度和距离一致，使机加零点按照两组相对面的机加零点的移动角度和距离移动即可实现机加零点调整。
24、所述步骤s44中，根据两组相对面的机加零点的移动角度和距离，移动机加零点，包括：
25、两组相对面的机加零点的移动角度和距离不一致，x1+y1与x2+y2中数值较小的为机加零点的移动距离小的一组，先按照机加零点移动距离较小的一组来移动机加零点，设定较小的移动量为x1、y1，然后机加零点移动距离较大的一组相对面的测量值变为更新后测量值；
26、根据更新后测量值、以及工件的半径，获得工件需要的垫高位置和垫高量；
27、根据垫高位置和垫高量对工件一侧进行垫高，机加零点调整完毕。
28、所述根据更新后测量值、以及工件的半径，获得工件需要的垫高位置和垫高量，包括：垫高位置为每个面底部的中部，垫高量通过以下方法确定：对每一个外形数据取点，计算扫描量与更新后测量值，获得差值x；通过软件获得垫高量h-测量值变化关系；测量值变化＝差值x时，测量值变化对应的垫高量h即为对应外形数据取点需要的垫高量；每个面上的所有外形数据取点获得的垫高量h的平均值为垫高量。
29、优选所述工件为钛合金增材成型件。
30、优选所述工件直径为400-600mm。
31、优选所述工件薄壁区域典型壁厚为1.5mm。
32、综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
33、本申请提出的一种参考三维扫描结果，进行机加工基准的调整与确定，同时针对常出现的变形问题，尽可能通过机加过程中的测量与调整完成加工的方法。该方法以三维扫描拟合数据作为主要参考，辅以加工过程中的测量与调整，提高机加装夹找正的准确性，可以完成余量较小时的机加过程。
34、面对增材毛坯去除支撑结构后易出现的变形情况，结合了三维扫描分析，使用试切、测量等方法，达到精准调整加工的目的，增强应对增材毛坯变形时的加工能力，提高了产品机加过程合格率。
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1.一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤S1中，对于拟合结果，工件的三维扫描结果整体有余量或仅在单侧有少量负余量，则继续步骤S2，否以校形或补焊等方式补足工件的余量。
3.根据权利要求1所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤S1中，外形数据取点包括：根据变形区域最大的位置确定取点的轴向位置，在轴向位置上沿着周向均匀取点，每15-20度取一个外形数据取点。
4.根据权利要求1所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤S4中，针对工件表面相对于理论模型表面余量不足的位置，根据外形数据取点，依据三维扫描拟合结果对机加零点进行调整，包括：
5.根据权利要求4所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤S42中，扫描值为三维扫描结果的表面相对于理论模型的理论表面的余量。
6.根据权利要求4所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工
7.根据权利要求4所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于，所述步骤S43中，对于一组相对面，根据其外形数据取点位置的测量值与扫描值之间的差值，确定零点的移动角度和距离，包括：计算每一个外形数据取点的扫描量与测量值的差值，获得偏差值；过一个外形数据取点、以及工件轴线，获得该在外形数据取点在相对面上的对应外形数据取点；根据该外形数据取点和对应外形数据取点的偏差值，计算该外形数据取点和对应外形数据取点的偏差值相等时、机加零点沿着X方向和Y方向需要移动的距离；重复上述步骤，获得一组相对面上的所有组外形数据取点的机加零点沿着X方向和Y方向需要移动的距离，然后获得该组外形数据取点的机加零点沿着X方向需要移动距离的平均值、机加零点沿着Y方向需要移动距离的平均值，作为该相对面的零点的移动角度和距离。
8.根据权利要求4所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于，所述步骤S44中，根据两组相对面的机加零点的移动角度和距离，移动机加零点，包括：如果两组相对面的机加零点的移动角度和距离一致，使机加零点按照两组相对面的机加零点的移动角度和距离移动即可实现机加零点调整。
9.根据权利要求4所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤S44中，根据两组相对面的机加零点的移动角度和距离，移动机加零点，包括：
10.根据权利要求9所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于，所述根据更新后测量值、以及工件的半径，获得工件需要的垫高位置和垫高量，包括：垫高位置为每个面底部的中部，垫高量通过以下方法确定：对每一个外形数据取点，计算扫描量与更新后测量值，获得差值x；通过软件获得垫高量h-测量值变化关系；测量值变化＝差值x时，测量值变化对应的垫高量h即为对应外形数据取点需要的垫高量；每个面上的所有外形数据取点获得的垫高量h的平均值为垫高量。
...【技术特征摘要】
1.一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤s1中，对于拟合结果，工件的三维扫描结果整体有余量或仅在单侧有少量负余量，则继续步骤s2，否以校形或补焊等方式补足工件的余量。
3.根据权利要求1所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤s1中，外形数据取点包括：根据变形区域最大的位置确定取点的轴向位置，在轴向位置上沿着周向均匀取点，每15-20度取一个外形数据取点。
4.根据权利要求1所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤s4中，针对工件表面相对于理论模型表面余量不足的位置，根据外形数据取点，依据三维扫描拟合结果对机加零点进行调整，包括：
5.根据权利要求4所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤s42中，扫描值为三维扫描结果的表面相对于理论模型的理论表面的余量。
6.根据权利要求4所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于：所述步骤s42中，测量值通过以下方法获得：刀具坐标系为理论模型的坐标系，刀具移动到理论上距离工件表面某一距离的位置，测量此时刀具与工件表面之间的距离，获得实测值，实测值与理论值之间的差值为测量值。理论值为：对于理论模型，刀具坐标系为理论模型的坐标系，在刀具的相同位置，刀具与理论模型表面之间的距离。
7.根据权利要求4所述的一种增材制造钛合金舱段的机加找正与加工方法，其特征在于，所述步骤s43中，对于一组相对面，根据其外形数据取点位置的测量值与扫描值之间的差...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭恩澍，殷景超，王波，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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