一种加工锻铸件毛坯的微量定位方法

摘要

本发明涉及一种加工锻铸件毛坯的微量定位方法。锻铸件毛坯由于其结构复杂，毛坯一致性差等原因，目前主要采用手工划线的方式确定加工余量，这种传统的方式不仅效率低，而且废品率高，极大地影响生产效率及经济效益。本文提高了一种基于在线测量技术的锻铸件毛坯快速加工方法，通过在毛坯件的三个互不平行的三个典型面上打点，得到几个典型数据点，然后利用配准算法计算出旋转量和移动量，通过自动补偿刀具轨迹，实现毛坯加工余量自动分配，从而实现加工过程的数控化。本方法可大大提高锻铸件加工的质量和效率。

权利要求

1.一种加工锻铸件毛坯的微量定位方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、获得锻铸件毛坯，所述的锻铸件毛坯具有至少三个互不平行的平面；将锻铸件毛坯装夹在机床上，要求锻铸件毛坯的其中一个面压住机床的加工原点，且锻铸件毛坯的基准轴向与机床X轴夹角在±10°；

步骤2、获得锻铸件毛坯模型数据以及锻铸件模型数据，在三维建模软件中建立加工坐标系，并在加工坐标系中生成锻铸件毛坯模型以及锻铸件模型，并且在加工坐标系下调整锻铸件模型的位姿，使得锻铸件毛坯模型完全包裹住锻铸件模型，保证锻铸件模型的各个面都存在加工余量，此时通过三维建模软件导出刀轨文件；

步骤3、将锻铸件毛坯模型以及锻铸件模型作为一个整体模型，并调整该整体模型在加工坐标系下的位姿，使得该锻铸件毛坯模型的其中一个面经过加工坐标系的原点，所述的锻铸件毛坯模型的其中一个面与压在机床的加工原点上的锻铸件毛坯的面是同一部位的面，且所述的锻铸件毛坯模型的基准轴向与机床X轴夹角在±10°；

步骤4、在锻铸件毛坯上挑选三个互不平行的平面，由这三个平面计算得到锻铸件毛坯的法向矢量；在加工坐标系下，通过锻铸件毛坯模型的三个互不平行平面的坐标数据，获得锻铸件毛坯模型的法向矢量；由上述的锻铸件毛坯的法向矢量以及锻铸件毛坯模型的法向矢量得到矢量差；

步骤5、将所述的矢量差作为上述的刀轨文件的修正值，对锻铸件毛坯进行机械加工。

说明书

一种加工锻铸件毛坯的微量定位方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于在线测量的锻铸件快速加工方法，该方法主要是去除锻铸件毛坯的手工划线过程，利用在线测量技术及配准算法，自动补偿刀具轨迹，实现锻铸件加工的全数控化。本发明方法只适用于大余量且具有三个互不平行的平面的毛坯件。属于锻铸件加工技术领域。

背景技术

[0002] 航空复杂锻铸件在大型民用直升机中占有很大的比例，且其数量逐年增加，仅某直升机公司一家的锻铸件从2001年的不足1500项，现已递增到9000余项。而该公司的航空铸锻件毛坯的废品率高达20％左右，机加车间90％的设备为普通的机加设备，锻铸件的生产80％是在普通设备上完成的，废品率高、效率低已是制约企业发展的瓶颈。较为严重的问题是很多零件在加工过程中才发现缺陷，形成了废品。造成此类问题的主要原因是原始手工划线基准定位不够准确，造成后续加工定位困难，加工后才发现缺陷问题。传统的零件制造方法是：加工前通常需要进行划线，划线的作用是比较毛坯结构和零件结构的差异，进行余量合理分配，以确定理论模型在毛坯中的位置，这是加工精基准的基础，从数学角度看就是在毛坯实物模型空间中建立理论数模的坐标系的位置和姿态。对于形状复杂的零件，手工划线难度大，较难保证空间形面的余量。

[0003] 如何改变传统的锻铸件人工划线的加工模式，提高锻铸件的加工效率，同时在加工前检测出毛坯的不合格件，以提高毛坯的合格率以及后续产品的合格率，就成为亟待研究与解决的实际工程应用难题。目前解决这类问题的方案就是利用配准算法将采集到的毛坯表面数据点集与相对应的理论数模进行精确配准，保证毛坯点集完全包围理论数模，在各加工面上留有充足的加工余量，同时保证非加工面的尺寸要求。这里的毛坯点集是利用扫描仪器得到的毛坯全场点集，数量巨大，严重影响配准效率，对整个加工过程也有很大影响。目前很多专家学者都是在理论上对配准算法进行研究，很少有提出在工程应用上更具实用性的方案。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种加工锻铸件毛坯的微量定位方法。该方法利用在线测量技术和配 准算法，通过自动补偿刀具轨迹，实现毛坯加工余量自动分配，从而能够去除手工划线的程序，实现加工过程数控化，可大大提高锻铸件加工的效率。

[0005] 本发明的技术方案：提供了一种加工锻铸件毛坯的微量定位方法，包括如下步骤：

[0006] 步骤1、获得锻铸件毛坯，所述的锻铸件毛坯具有至少三个互不平行的平面；将锻铸件毛坯装夹在机床上，要求锻铸件毛坯的其中一个面压住机床的加工原点，且锻铸件毛坯的基准轴向与机床X轴夹角在±10°；

[0007] 步骤2、获得锻铸件毛坯模型数据以及锻铸件模型数据，在三维建模软件中建立加工坐标系，并在加工坐标系中生成锻铸件毛坯模型以及锻铸件模型，并且在加工坐标系下调整锻铸件模型的位姿，使得锻铸件毛坯模型完全包裹住锻铸件模型，保证锻铸件模型的各个面都存在加工余量，此时通过三维建模软件导出刀轨文件；

[0008] 步骤3、将锻铸件毛坯模型以及锻铸件模型作为一个整体模型，并调整该整体模型在加工坐标系下的位姿，使得该锻铸件毛坯模型的其中一个面经过加工坐标系的原点，所述的锻铸件毛坯模型的其中一个面与压在机床的加工原点上的锻铸件毛坯的面是同一部位的面，且所述的锻铸件毛坯模型的基准轴向与机床X轴夹角在±10°；

[0009] 步骤4、在锻铸件毛坯上挑选三个互不平行的平面，由这三个平面计算得到锻铸件毛坯的法向矢量；在加工坐标系下，通过锻铸件毛坯模型的三个互不平行平面的坐标数据，获得锻铸件毛坯模型的法向矢量；由上述的锻铸件毛坯的法向矢量以及锻铸件毛坯模型的法向矢量得到矢量差；

[0010] 步骤5、将所述的矢量差作为上述的刀轨文件的修正值，对锻铸件毛坯进行机械加工。

[0011] 有益效果

[0012] 对于部分满足要求的锻铸件毛坯可以去除其手工划线工序，减少生产准备时间，大大提高生产过程的数控化率和生产效率。

具体实施方式

[0013] 以下说明该发明的实施例。

[0014] 本发明针对锻铸件毛坯传统的手工划线确定加工余量的工艺过程，提供了一种加工锻铸件毛坯的微量定位方法，包括如下步骤：

[0015] 步骤1、获得锻铸件毛坯，所述的锻铸件毛坯具有至少三个互不平行的平面；将锻铸件毛坯装夹在机床上，要求锻铸件毛坯的其中一个面压住机床的加工原点，且锻铸件毛坯的基准轴 向与机床X轴夹角在±10°；

[0016] 步骤2、获得锻铸件毛坯模型数据以及锻铸件模型数据，在三维建模软件中建立加工坐标系，并在加工坐标系中生成锻铸件毛坯模型以及锻铸件模型，并且在加工坐标系下调整锻铸件模型的位姿，使得锻铸件毛坯模型完全包裹住锻铸件模型，保证锻铸件模型的各个面都存在加工余量，此时通过三维建模软件导出刀轨文件；

[0017] 步骤3、将锻铸件毛坯模型以及锻铸件模型作为一个整体模型，并调整该整体模型在加工坐标系下的位姿，使得该锻铸件毛坯模型的其中一个面经过加工坐标系的原点，所述的锻铸件毛坯模型的其中一个面与压在机床的加工原点上的锻铸件毛坯的面是同一部位的面，且所述的锻铸件毛坯模型的基准轴向与机床X轴夹角在±10°；

[0018] 步骤4、在锻铸件毛坯上挑选三个互不平行的平面，由这三个平面计算得到锻铸件毛坯的法向矢量；在加工坐标系下，通过锻铸件毛坯模型的三个互不平行平面的坐标数据，获得锻铸件毛坯模型的法向矢量；由上述的锻铸件毛坯的法向矢量以及锻铸件毛坯模型的法向矢量得到矢量差；

[0019] 步骤5、将所述的矢量差作为上述的刀轨文件的修正值，对锻铸件毛坯进行机械加工。

[0020] 以上描述的实施例是为了说明本发明，而非为了限定本发明。发明的范围由所附加的权利要求的范围限定。