精度的要求， 机床数控系统配置高档西门子840D系统。
[0057] 2、箱体旋转驱动及支撑装置系统：实现对箱体工件轴向及支撑定位，保证驱动轮 与箱体旋转环摩擦驱动的灵活、可靠。
[0058] 3、传感检测与控制系统：传感器为非接触式高精度激光测距传感器，传感器运动 控制由数控机床控制系统实现。
[0059] 4、软件系统：数据采集与数据处理、数控加工、界面操作、CAD/CAM、数控加工走刀 轨迹仿真软件。
[0060] 总之，本发明采用高精度激光测距传感器，测量箱底的球冠面形貌特征数据，采用 数据滤波等处理技术，对奇异数据点进行有效地判断和剔除，应用CAD技术重构球冠面形 貌模型，保证逆求出的球冠面模型与实际自由曲面模型相一致。对逆求的模型运用CAM软 件生成数控加工程序，程序经后置处理可实现刀具轨迹仿真。配置高档数控系统的三轴联 动数控机床，主轴刀具为球头铣刀，箱体静止，数控机床自动完成球冠面泡沫塑料等厚加 工。
【主权项】
1. 一种大直径薄壁箱体的球冠面箱底泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：包括旋转 定位环、箱体支撑旋转定位装置、三轴数控加工设备、数控系统、球冠面箱底金属表面形貌 数据测量系统、计算机系统、数据采集模块、数据预处理模块和数控加工软件CAD/CAM模 块，数据采集模块嵌入在数控系统中，数据预处理模块和数控加工软件CAD/CAM模块嵌入 在计算机系统中；旋转定位环成对使用，分别安装在大直径薄壁箱体的柱段两端，作为安装 和旋转定位的基准；将安装好旋转定位环的大直径薄壁箱体吊运至箱体支撑旋转定位装置 上，由箱体支撑旋转定位装置驱动大直径薄壁箱体转动；球冠面箱底金属表面形貌数据测 量系统包括测距传感器及固定装置，测距传感器通过固定装置安装在三轴数控加工设备的 主轴前端，测距传感器与主轴一起以大直径薄壁箱体的球冠面箱底中心的同心圆为轨迹旋 转，数据采集模块采集测距传感器测量的同心圆上球冠面金属表面形貌特征数据；数控系 统将球冠面金属表面形貌特征数据传至计算机系统；在此期间，将球冠面箱底喷涂泡沫塑 料；计算机系统中的数据预处理模块将球冠面金属表面形貌特征数据进行预处理后，再通 过数控加工软件CAD/CAM模块中的CAD软件逆向成型，呈现球冠面金属表面模型，然后由 CAM生成等厚加工程序；计算机再将等厚加工程序代码传送给数控系统，由数控系统控制 三轴数控加工设备自动实现对球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工。2. 根据权利要求1所述的球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：所述数 据预处理模块中预处理包括滤波处理，即球冠面金属表面形貌特征数据中的噪声数据包括 测量噪声数据，对上述噪声数据经滤波处理后剔除凸起数据并平滑为新的数据；同时将球 冠面金属表面形貌特征数据中的凸起物数据也按照上述噪声数据进行相应处理，即剔除凸 起数据并平滑为新的数据。3. 根据权利要求2所述的球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：所述噪 声数据滤波处理后剔除凸起数据并平滑为新的数据具体过程为：根据球冠面金属表面形貌 特征数据中的噪声数据采用圆率法进行光顺处理，光顺处理分为初光顺和精光顺；初光顺 是使得球冠面金属表面初步光滑；精光顺是使球冠面金属表面在初光顺的基础上再进一步 光滑；并将光顺处理后的球冠面金属表面形貌特征数据进行存储。4. 根据权利要求1所述的球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：所述数 控加工软件CAD/CAM模块中CAD软件逆向成型，呈现球冠面金属表面模型，具体实现过程如 下： (1) 读入预处理后的球冠面金属表面形貌特征数据，生成球冠面金属表面各个截面线， 将各截面线光滑过渡，并保证各段截面线的连续，得到一组空间曲线； (2) 将空间曲线生成曲面，得到球冠面金属表面的曲面形状，再进行凸起物叠加，因凸 起物的大小、形状不同，采用包络圆柱体替代凸起物，根据包络圆柱体的直径、高度与位置 数据进行实体造型，将凸起物添加到曲面上，呈现球冠面金属表面模型。5. 根据权利要求1所述的球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：所述数 控加工软件CAD/CAM模块中CAM生成等厚加工程序，具体实现过程如下：根据球冠面金属表 面模型的曲面，使刀具切削点在切削过程中形成的包络面与球冠面金属表面的曲面等距加 工，形成等厚加工程序。6. 根据权利要求5所述的球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：为了防 止刀具切削点触碰到球冠面金属表面，在实际加工之前，对生成等厚加工程序在计算机屏 幕上进行仿真模拟数据加工试验，模拟数控加工试验过程，观察刀具是否会与球冠面金属 表面和球冠面金属表面上的凸起物发生碰撞，如果有碰撞，修改刀具抬刀高度，直至无碰撞 发生，最后，将仿真无误的数控程序输入数控系统准备加工。7. 根据权利要求1所述的球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：所述数 控系统将球冠面金属表面的形貌特征数据通过网络传输至计算机系统；计算机系统再将等 厚加工程序代码通过以太网传送给数控系统。8. 根据权利要求4所述的球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：将空间 曲线生成曲面时，由于每条曲线的节点很多，曲面生成的速度可能很慢，为解决此问题，取 每个球冠面金属表面的截面上插值点的数量一致，且分布均匀。9. 根据权利要求1所述的球冠面箱底的泡沫塑料等厚加工装置，其特征在于：所述的 测距传感器为高精度即10微米激光测距传感器。10. -种大直径薄壁箱体的球冠面箱底泡沫塑料等厚加工方法，其特征在于实现步骤 如下： 第一步：箱体安装与定位：旋转环成对使用，采取定位方式分别安装在箱体的两端；将 安装好旋转环的箱体吊运至箱体支撑旋转装置上，使旋转环与驱动支撑轮完全接触，并被 支撑轮支撑及定位；通过驱动支撑轮与旋转环的摩擦驱动，来实现箱体的分度转动以及定 位； 第二步：球冠面箱底金属表面形貌数据测量系统包括测距传感器及固定装置，测距传 感器通过固定装置安装在三轴数控加工设备的主轴前端，测距传感器与主轴一起以大直径 薄壁箱体的球冠面箱底中心的同心圆为轨迹旋转，数据采集模块采集测距传感器测量的同 心圆上球冠面金属表面形貌特征数据 第三步：数控系统将球冠面金属表面形貌特征数据传至计算机系统；在此期间，箱体 进入泡沫塑料喷涂工位，将球冠面箱底喷涂泡沫塑料；计算机系统中的数据预处理模块将 球冠面金属表面形貌特征数据进行预处理后。 第四步：预处理后的球冠面金属表面形貌特征数据，再通过数控加工软件CAD/CAM模 块进行逆向成型，呈现球冠面金属表面的表面模型，生成等厚加工程序，在计算机上模拟 数控加工过程，观察刀具是否会与箱体上的凸起物发生碰撞，如果有碰撞，修改刀具抬刀高 度，直至无碰撞发生； 第五步：计算机再将等厚加工程序代码传送给数控系统； 第六步：由数控系统控制三轴数控加工设备自动实现对球冠面箱底的泡沫塑料等厚加 工。
【专利摘要】本发明涉及一种大直径薄壁箱体的球冠面箱底泡沫塑料等厚加工装置及方法，包括旋转定位环、箱体支撑旋转定位装置、三轴数控加工设备、数控系统、球冠面箱底金属表面形貌数据测量系统、计算机系统、数据采集模块、数据预处理模块和数控加工软件CAD/CAM模块，数据采集模块嵌入在数控系统中，数据预处理模块和数控加工软件CAD/CAM模块嵌入在计算机系统中。本发明解决了箱底球冠面喷涂的泡沫塑料等厚加工问题，经实际运用验证表明，应用此方法对喷涂在球冠面箱底的泡沫塑料进行数控仿型加工，满足表面光洁度及等厚度的要求。
【IPC分类】B23C3/16, B65D6/02
【公开号】CN105270702
【申请号】CN201510633243
【发明人】许小强, 杨汝平, 房海荣, 申雄刚, 刘玉琳
【申请人】航天材料及工艺研究所, 中国运载火箭技术研究院, 北京交通大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月29日