大型工件的機(jī)加工尋位方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于機(jī)械加工制造技術(shù)領(lǐng)域，將工件搬運(yùn)到現(xiàn)場后，經(jīng)過初步的裝夾，通過安裝在機(jī)床主軸上的光學(xué)讀數(shù)頭，移動數(shù)控機(jī)床進(jìn)行測量，測量工件上六個待測點的兩維坐標(biāo)，并和工件ＣＡＤ模型理論上的待檢測點理論上的三維坐標(biāo)進(jìn)行比較分析，進(jìn)行誤差均化優(yōu)化處理，得出工件在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)，調(diào)整工件在ＣＡＤ／ＣＡＭ系統(tǒng)中工件的位置，生成工件的實際數(shù)控加工程序。本發(fā)明專利技術(shù)用于工程實際，可大大降低測量環(huán)節(jié)的復(fù)雜性和測量裝置的成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬機(jī)械加工制造
，具體涉及一種。大型超重零件的加工不同于普通零件的加工，傳統(tǒng)的零件加工步驟是，先根據(jù)零件的設(shè)計圖紙對其進(jìn)行工藝分析，確定工藝方法和加工路線，設(shè)計工裝夾具，進(jìn)行數(shù)控編程；接著將工裝夾具在機(jī)床上進(jìn)行定位，即將工件安裝在夾具中進(jìn)行夾緊，然后進(jìn)行加工。大型超重工件不易采用傳統(tǒng)工藝，因為這類工件一旦就位，由于自身的重量和尺寸，不易進(jìn)行位置調(diào)整，所以采用安裝就位、測量定位信息、數(shù)控編程，然后進(jìn)行加工的工藝流程，故測量定位信息就成為保證加工出合格產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)。另一方面，由于工件的尺寸和重量，使工件不可避免產(chǎn)生變形，工件毛坯的形狀也可能和設(shè)計模型之間存在誤差，但又必須使工件在加工狀態(tài)時的受力情況同工件在實際應(yīng)用中相同，這樣又給工件定位信息的測和切削加工帶來不便。導(dǎo)軌梁的機(jī)械加工是一個典型的大型超重有變形工件的加工，導(dǎo)軌梁是在水泥預(yù)制件中預(yù)埋金屬部件，由于大尺寸和水泥預(yù)制件的變形，造成采用常規(guī)測量定位方法不能使用。本專利技術(shù)提出的，其前提工件毛坯有一定的加工余量，工件進(jìn)入加工工位之前，CAD模型已經(jīng)建立，工件上的待檢測點的工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為已知。本專利技術(shù)的具體步驟如下預(yù)先在工件毛坯相應(yīng)位置處標(biāo)出6個預(yù)定義點O1、O2、O3、O4、O5、O6，將工件按照實際受力情況進(jìn)行安裝定位，移動機(jī)床相關(guān)運(yùn)動坐標(biāo)軸，利用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)來測量預(yù)定義點在機(jī)床坐標(biāo)系中的兩維坐標(biāo)(如附圖說明圖1所示)，即得到O1、O2、O5、O6點的(Y，Z)坐標(biāo)，和O3，O4點的(X，Z)坐標(biāo)；并和工件CAD模型理論上的待檢測點的三維坐標(biāo)比較分析，進(jìn)行誤差均化優(yōu)化處理，得出機(jī)床坐標(biāo)系和工件CAD坐標(biāo)系之間的關(guān)系；在CAD/CAM系統(tǒng)中，根據(jù)所得到的定位信息確定工件在CAD/CAM系統(tǒng)中的位置，經(jīng)過后置處理生成機(jī)床加工的數(shù)控程序，送入機(jī)床進(jìn)行加工。本專利技術(shù)中，誤差均化優(yōu)化處理是工程中的常用方法。本專利技術(shù)中，測量裝置采用普通光學(xué)讀數(shù)頭作為測量桿，裝入機(jī)床主軸中，測量桿可通過主軸定向功能進(jìn)行轉(zhuǎn)動，測量桿的長度通過類似刀具長度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行補(bǔ)償，這樣就可測量位于X-Z，Y-Z方向上的點的兩維坐標(biāo)。例如，圖1中對于6個預(yù)定義點，可先測量O1，O2的(X，Z)坐標(biāo)，然后，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動90度測量O3，O4點的(X，Z)坐標(biāo)，最后測量O5，O6點的(X，Z)坐標(biāo)。如O4點的測量，從機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中可以得到坐標(biāo)Pm′＝(Xm′，Ym′，Zm′)，測量裝置的桿長為L，所以該點在機(jī)床坐標(biāo)系下的坐標(biāo)Pm＝(Xm，Ym，Zm)，其中Xm＝Xm′，Zm＝Zm′+L，Ym坐標(biāo)為不確定值。預(yù)定義點O1、O2、O3、O4、O5、O6這六點每個點兩個坐標(biāo)已確定，另一個未知，通過計算得到工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的定位信息，從而得到工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。這樣就可生成正確的加工程序。本專利技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)一步描述如下1測量方法1.1測量點的規(guī)定六個測量點布置在工件的側(cè)面和頂面上(如圖1所示)。1.2測量方法本方法使用瞄準(zhǔn)鏡進(jìn)行測量。瞄準(zhǔn)鏡為非接觸式測量設(shè)備，對于每個測量點只能測得其中的兩個坐標(biāo)，頂面的兩個測量點缺少y坐標(biāo)，側(cè)面的四個測量點缺少x坐標(biāo)，即 Y該點對應(yīng)的該坐標(biāo)可以測得N該點對應(yīng)的該坐標(biāo)無法測得 2建立工件坐標(biāo)系與設(shè)計坐標(biāo)系之間的關(guān)系2.1工件坐標(biāo)系的設(shè)定在設(shè)計坐標(biāo)系中已知的六點滿足如下的關(guān)系O1O2→⊥O3O4→]]>O5O6→⊥O3O4→]]>這樣使計算得到簡化。以O(shè)2為原點， 為y軸， 的平行向量為x軸，構(gòu)造成工件坐標(biāo)系(見圖2)。即yw→//O1O2→]]>，xw→//O3O4→]]>， 2.2輔助工件坐標(biāo)系的設(shè)定以O(shè)5為原點， 為y軸， 的平行向量為x軸，構(gòu)造成輔助工件坐標(biāo)系(見圖2)。即yh→//O6O5→]]>，xh→//O4O3→]]>， 2.3工件坐標(biāo)系與設(shè)計坐標(biāo)系之間的關(guān)系2.3.1確定輔助工件坐標(biāo)系與設(shè)計坐標(biāo)系的關(guān)系即求O5、 和 在設(shè)計坐標(biāo)系中的表示。設(shè)O3、O4、O5和O6在設(shè)計坐標(biāo)系中的表示為OL3(xL3，yL3，zL3)、OL4(xL4，yL4，zL4)、OL5(xL5，yL5，zL5)、OL6(xL6，yL6，zL6)，這些參數(shù)均已知。OL6OL5→={xL5-xL6,yL5-yL6,zL5-zL6}={Δx65L,Δy65L,Δz65L}]]>OL4OL3→={xL3-xL4,yL3-yL4,zL3-zL4}={Δx43L,Δy43L,Δz43L}]]>則輔助工件坐標(biāo)系的三個軸向向量在設(shè)計坐標(biāo)系中的表示為xhl→={xhlx,xhly,xh/z}=1|O3O4→|{Δx43L,Δy43L,Δz43L}]]>yhl→={yhlx,yhly,yhlz}=1|O6O5→|{Δx65L,Δy65L,Δz65L}]]> {xhlyyhlz-xhlzyhly,xhlzyylx-xhlxyhlz,xhlxyhly-xhlyyhlx}(xhlyyhlz-xhlzyhly)2+(xhlzyhlx-xhlxyhlz)2+(xhlxyhly-xhlyyhlx)2]]>2.3.2確定工件坐標(biāo)系與設(shè)計坐標(biāo)系的關(guān)系即求O2， 和 在設(shè)計坐標(biāo)系中的表示。設(shè)O1、O2、O3和O4在設(shè)計坐標(biāo)系中的表示為OL1(xL1，yL1，zL1)、OL2(xL2，yL2，zL2)、OL3(xL3，yL3，zL3)、OL4(xL4，yL4，zL4)，這些參數(shù)均已知。OL1OL2→={xL2-xL1,yL2-yL1,zL2-zL1}={Δx12L,Δy12L,Δz12L}]]>OL3OL4→=-OL4OL3→={Δx34L,Δy34L,Δz34L}]]>則工件坐標(biāo)系的三個軸向向量在設(shè)計坐標(biāo)系中的表示為xwl→={xwlx,xwly,xwlz}=1|O3O4→|{Δx34L,Δ本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種大型工件的機(jī)加工尋位方法，其特征在于預(yù)先在工件毛坯相應(yīng)位置處標(biāo)出預(yù)定義點Ｏ↓［１］、Ｏ↓［２］、Ｏ↓［３］、Ｏ↓［４］、Ｏ↓［５］、Ｏ↓［６］，將工件按照實際受力情況進(jìn)行安裝定位，利用機(jī)床上的測量裝置來測量預(yù)定義點在機(jī)床坐標(biāo)系中的兩維坐標(biāo)，并和工件ＣＡＤ模型理論上的待檢測點的三維坐標(biāo)進(jìn)行比較分析，進(jìn)行誤差均化優(yōu)化處理，得出機(jī)床坐標(biāo)系和工件ＣＡＤ坐標(biāo)系之間的關(guān)系；在ＣＡＤ／ＣＡＭ系統(tǒng)中，根據(jù)所得到的定位信息確定工件在ＣＡＤ／ＣＡＭ系統(tǒng)中的位置，經(jīng)過后置處理生成機(jī)床加工的數(shù)控程序，送入機(jī)床進(jìn)行加工。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樊留群，張為民，朱志浩，陳炳森，鄭永前，梁世升，
申請(專利權(quán))人：同濟(jì)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：31[中國|上海]