大型工件的机加工寻位方法技术

本发明专利技术属于机械加工制造技术领域，将工件搬运到现场后，经过初步的装夹，通过安装在机床主轴上的光学读数头，移动数控机床进行测量，测量工件上六个待测点的两维坐标，并和工件ＣＡＤ模型理论上的待检测点理论上的三维坐标进行比较分析，进行误差均化优化处理，得出工件在机床坐标系的坐标，调整工件在ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中工件的位置，生成工件的实际数控加工程序。本发明专利技术用于工程实际，可大大降低测量环节的复杂性和测量装置的成本，缩短生产准备时间，提高生产效率，降低生产成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属机械加工制造
，具体涉及一种。大型超重零件的加工不同于普通零件的加工，传统的零件加工步骤是，先根据零件的设计图纸对其进行工艺分析，确定工艺方法和加工路线，设计工装夹具，进行数控编程；接着将工装夹具在机床上进行定位，即将工件安装在夹具中进行夹紧，然后进行加工。大型超重工件不易采用传统工艺，因为这类工件一旦就位，由于自身的重量和尺寸，不易进行位置调整，所以采用安装就位、测量定位信息、数控编程，然后进行加工的工艺流程，故测量定位信息就成为保证加工出合格产品的重要环节。另一方面，由于工件的尺寸和重量，使工件不可避免产生变形，工件毛坯的形状也可能和设计模型之间存在误差，但又必须使工件在加工状态时的受力情况同工件在实际应用中相同，这样又给工件定位信息的测和切削加工带来不便。导轨梁的机械加工是一个典型的大型超重有变形工件的加工，导轨梁是在水泥预制件中预埋金属部件，由于大尺寸和水泥预制件的变形，造成采用常规测量定位方法不能使用。本专利技术提出的，其前提工件毛坯有一定的加工余量，工件进入加工工位之前，CAD模型已经建立，工件上的待检测点的工件坐标系中的坐标为已知。本专利技术的具体步骤如下预先在工件毛坯相应位置处标出6个预定义点O1、O2、O3、O4、O5、O6，将工件按照实际受力情况进行安装定位，移动机床相关运动坐标轴，利用机床数控系统来测量预定义点在机床坐标系中的两维坐标(如附图说明图1所示)，即得到O1、O2、O5、O6点的(Y，Z)坐标，和O3，O4点的(X，Z)坐标；并和工件CAD模型理论上的待检测点的三维坐标比较分析，进行误差均化优化处理，得出机床坐标系和工件CAD坐标系之间的关系；在CAD/CAM系统中，根据所得到的定位信息确定工件在CAD/CAM系统中的位置，经过后置处理生成机床加工的数控程序，送入机床进行加工。本专利技术中，误差均化优化处理是工程中的常用方法。本专利技术中，测量装置采用普通光学读数头作为测量杆，装入机床主轴中，测量杆可通过主轴定向功能进行转动，测量杆的长度通过类似刀具长度补偿的方法进行补偿，这样就可测量位于X-Z，Y-Z方向上的点的两维坐标。例如，图1中对于6个预定义点，可先测量O1，O2的(X，Z)坐标，然后，机床主轴转动90度测量O3，O4点的(X，Z)坐标，最后测量O5，O6点的(X，Z)坐标。如O4点的测量，从机床数控系统中可以得到坐标Pm′＝(Xm′，Ym′，Zm′)，测量装置的杆长为L，所以该点在机床坐标系下的坐标Pm＝(Xm，Ym，Zm)，其中Xm＝Xm′，Zm＝Zm′+L，Ym坐标为不确定值。预定义点O1、O2、O3、O4、O5、O6这六点每个点两个坐标已确定，另一个未知，通过计算得到工件在机床坐标系中的定位信息，从而得到工件在机床坐标系中的坐标。这样就可生成正确的加工程序。本专利技术的内容进一步描述如下1测量方法1.1测量点的规定六个测量点布置在工件的侧面和顶面上(如图1所示)。1.2测量方法本方法使用瞄准镜进行测量。瞄准镜为非接触式测量设备，对于每个测量点只能测得其中的两个坐标，顶面的两个测量点缺少y坐标，侧面的四个测量点缺少x坐标，即 Y该点对应的该坐标可以测得N该点对应的该坐标无法测得 2建立工件坐标系与设计坐标系之间的关系2.1工件坐标系的设定在设计坐标系中已知的六点满足如下的关系O1O2→⊥O3O4→]]>O5O6→⊥O3O4→]]>这样使计算得到简化。以O2为原点， 为y轴， 的平行向量为x轴，构造成工件坐标系(见图2)。即yw→//O1O2→]]>，xw→//O3O4→]]>， 2.2辅助工件坐标系的设定以O5为原点， 为y轴， 的平行向量为x轴，构造成辅助工件坐标系(见图2)。即yh→//O6O5→]]>，xh→//O4O3→]]>， 2.3工件坐标系与设计坐标系之间的关系2.3.1确定辅助工件坐标系与设计坐标系的关系即求O5、 和 在设计坐标系中的表示。设O3、O4、O5和O6在设计坐标系中的表示为OL3(xL3，yL3，zL3)、OL4(xL4，yL4，zL4)、OL5(xL5，yL5，zL5)、OL6(xL6，yL6，zL6)，这些参数均已知。OL6OL5→={xL5-xL6,yL5-yL6,zL5-zL6}={Δx65L,Δy65L,Δz65L}]]>OL4OL3→={xL3-xL4,yL3-yL4,zL3-zL4}={Δx43L,Δy43L,Δz43L}]]>则辅助工件坐标系的三个轴向向量在设计坐标系中的表示为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确定工件坐标系与设计坐标系的关系即求O2， 和 在设计坐标系中的表示。设O1、O2、O3和O4在设计坐标系中的表示为OL1(xL1，yL1，zL1)、OL2(xL2，yL2，zL2)、OL3(xL3，yL3，zL3)、OL4(xL4，yL4，zL4)，这些参数均已知。OL1OL2→={xL2-xL1,yL2-yL1,zL2-zL1}={Δx12L,Δy12L,Δz12L}]]>OL3OL4→=-OL4OL3→={Δx34L,Δy34L,Δz34L}]]>则工件坐标系的三个轴向向量在设计坐标系中的表示为xwl→={xwlx,xwly,xwlz}=1|O3O4→|{Δx34L,Δ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型工件的机加工寻位方法，其特征在于预先在工件毛坯相应位置处标出预定义点Ｏ↓［１］、Ｏ↓［２］、Ｏ↓［３］、Ｏ↓［４］、Ｏ↓［５］、Ｏ↓［６］，将工件按照实际受力情况进行安装定位，利用机床上的测量装置来测量预定义点在机床坐标系中的两维坐标，并和工件ＣＡＤ模型理论上的待检测点的三维坐标进行比较分析，进行误差均化优化处理，得出机床坐标系和工件ＣＡＤ坐标系之间的关系；在ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中，根据所得到的定位信息确定工件在ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中的位置，经过后置处理生成机床加工的数控程序，送入机床进行加工。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊留群，张为民，朱志浩，陈炳森，郑永前，梁世升，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]