中进行粗加工、半精加工、精加工的加工参数及工艺规划。
[0036]本实施例中，优选切削方式均为顺铣，粗加工主轴转速设置为800转/秒，保留2_的余量，半径加工和精加工主轴转速为960转/秒，切削量均为1_。加工刀轨仿真确认无碰撞和干涉的情况下，将加工刀轨后置处理成数控系统例如Heidenhain iTNC530M数控系统能够识别的数控代码。
[0037]将上述三维模型另存副本，在建模环境下，按照等参数方法在薄壁表面从上到下依次提取多条线段(例如4条线段)，每条线段等分间距，从薄壁边缘优选5%至95%之间生成例如15个点，每个表面测点的数量规划优选为60个，是测点位置在机床测头能够触发的零件表面比较均匀的分布。
[0038]选中生成的测点，导出，本实施例中导出成IGS格式文件。
[0039]步骤2:将步骤I中的零件三维模型导入到在机测量软件例如PowerINSPECT2012中，导入数控机床的数字模型，选择实际测量系统所用的测头、探针型号，并将步骤I中导出的IGS格式文件的测点数据导入到在机测量软件PowerINSPECT 2012中，进行测量路径规划，插入测量起始位置和结束位置，以及中间点，避免在测量过程中探针出现碰撞。
[0040]测量过程完全仿真后，将测量规划信息后置处理成机床能够识别的数控测量代码，并保留理论测点的对比文件。
[0041]步骤3:将工件毛坯安装在数控机床(本实施例中有用的是MIKRON UCP800Duro五坐标加工中心，本发明并不限于此)的工作台上，将步骤I中的数控代码导入机床，先进行粗加工，采用圆角R例如为Imm的4刃钨钢铣刀。待粗加工完成之后进行半精加工，刀具更换为例如平底4刃钨钢铣刀。
[0042]步骤4:将步骤2中生成的测量数控代码导入机床中，把切削用的刀具更换成机床雷尼绍0MP40测头，通过对刀系统，将测量坐标系与加工坐标系保持一致，然后进行在机测量的过程，获取60个规划点的X、Y、Z三个坐标的数据，测量完毕后将点位实际坐标信息存储在数控系统的存储系统。
[0043]步骤5:将步骤4中机床生成的实际测点信息文件导入到机测量软件PowerINSPECT 2012中，结合之前的理论三维模型及理论测点信息，进行运算对比，计算出每一个测点的三个坐标的偏差。
[0044]将偏差信息以文本形式导出，在编写的偏差运算及加工补偿软件中，计算出薄壁平面上60个点的加工偏差均值、最大值、最小值，过滤掉偶然点的偏差之后，再次计算出均值误差，以此值作为评估半精加工后平面的加工偏差。
[0045]根据该加工偏差，对加工轨迹进行优化。本实施例中，优选根据加工偏差，在软件中自动修改精加工的数控代码，偏移一个反向偏差均值常量e，并施加一个补偿系数变量λ (λ可以根据实际需要进行具体选择，一般为接近等于I的实验值)，以λ.e作为补偿值，优化加工轨迹。
[0046]如图1所示，Yi是理论点位置，X i是实际后对应点的位置，对于薄壁平面件，加工后产生的偏差为:
[0047]Yi= X ^ei
[0048]式中向量^为理论点与实际点的偏差，从薄壁件测点的分布(图3)可以看出，从远离固定端到固定端的变形误差趋于缩小趋势(图4)，但偏差分布带ε与余量δ的比值为:
[0049]ε / δ < 1/30
[0050]因此可以人为偏差的分布在一个相对较窄的区域，可以以将总体分布的偏差均值σ作为评价偏差的标准，记作
[0051]σ = ε
[0052]根据所有的点均值偏差，修改精加工的数控代码，使新的加工路径能够抵消大部分综合误差引起的变形。
[0053]由于半精加工与精加工选用完全相同的加工工艺参数以及同一把刀具，在切削量较小的条件小，可以忽略刀具微小磨损对切削变形的影响，同时由于半精加工、精加工的切削量减小，可以忽略工件薄壁厚度的变化对工件刚度的影响，通过实际的加工试验已经得到验证，可以得出在精加工中工件变形的趋势及变形量将与半精加工趋近相同的结论，因此将半精加工的变形量作为精加工理论补偿量并附带一个约等于I的补偿系数λ比较合适的。
[0054]步骤6:将步骤5中优化的精加工数控代码导入数控机床进行数控精加工，使用半精加工的同一把刀具以及完全相同的加工参数。
[0055]步骤7:重复Ν(Ν> I)次步骤4、5、6中在机测量及误差运算评估的过程，得出经过加工补偿后的薄壁平面件的加工变形偏差。
[0056]绘制不同的补偿系数λ得到的偏差曲线，得到最优的补偿值补偿系数λ，以此作为后续同类零件特征的估计及优化依据。
[0057]根据前期试验结论，本实施例中当N = I时，可设λ = I直接进行精加工补偿。
[0058]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)建立薄壁零件的三维模型，并分别规划工件粗加工、半精加工以及精加工的加工工艺参数，进行加工仿真，然后将刀轨信息后置处理成数控系统和机床能够识别的数控代码； (2)在薄壁零件的三维模型中进行在机测量的点位位置规划，并据此在薄壁零件表面从上到下依次提取多条线段，并从线段中提取测量的点位； (3)根据数控机床模型、实际测量所用的测头和探针型号，以及获得的点位数据进行测量路径规划； (4)将工件毛坯安装到数控机床工作台上，并利用步骤(I)中生成的数控代码先进行粗加工，并粗加工完后更换刀具，进彳丁半精加工； (5)将步骤(3)中生成的测量路径导入机床中，把切削用的刀具更换成机床测头，通过对刀，将测量坐标系与加工坐标系保持一致，然后进行在机测量，获取所有规划的测量点位的坐标值； (6)将获得的测量点位的坐标值与薄壁零件三维模型上对应点进行对比，计算出实际加工工件的每个点位的坐标与三维模型上对应点的偏差，以评估半精加工后平面的加工偏差; (7)根据上述加工偏差优化加工轨迹，并据此进行精加工轨迹规划，得到最终的加工变形偏差及补偿值以进行精加工。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法，其中，所述的加工偏差为各点位的偏差的均值。
3.根据权利要求1或2所述的一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法，其中，所述精加工过程采用与半精加工相同的刀具和加工参数。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法，其中，所述步骤(7)中，通过设置一个与所述加工偏差反向的常量e和一个补偿系数变量λ，以两者的乘积作为补偿值进行优化。
5.根据权利要求4所述的一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法，其中，所述步骤(5)-(7)可重复多次执行，其中每次执行中优化时的补偿系数λ不同，以得到不同的偏差曲线，进而获得最优的补偿值以及补偿系数，以作为最终的加工变形偏差和补偿值。
【专利摘要】本发明公开了一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法，包括：(1)建立薄壁零件的三维模型，获得数控代码；(2)在三维模型中提取测量的点位；(3)基于模型进行测量路径规划；(4)对工件毛坯进行粗加工和半精加工；(5)进行在机测量，获取所有规划的测量点位的坐标值；(6)将获得的测量点位的坐标值与薄壁零件三维模型上对应点进行对比，计算出实际加工工件的每个点位的坐标与三维模型上对应点的偏差；(7)根据加工偏差施以补偿系数优化加工轨迹据此进行精加工，得到最终的加工变形偏差及补偿值。本发明的方法经过半精加工与精加工设计，二者使用完全相同的加工参数，即只需用一组试验尽可能的实现同类材料及特征的薄壁零件最佳的精加工补偿效果。
【IPC分类】G06F17-50, B23Q17-22, B23Q17-00
【公开号】CN104759942
【申请号】CN201510192630
【发明人】李文龙, 童刚, 谢核, 韩克平
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月22日