[发明专利]一种大型不规则回转型面构件的配对加工方法

权利要求书

1、一种大型不规则回转型面构件的配对加工方法包括扫描测量蒙皮(30)内表面、建立数学模型并生成蜂窝夹芯表面的数字化配对加工点集、对蜂窝夹芯上下表面分别进行加工，其特征在于：具体包括以下步骤：

A、扫描测量蒙皮(30)内表面：利用三维模拟测头(24)对蒙皮(30)的实际配合曲面进行自动跟踪测量和数据采集，获得三维模拟测头触指球端(32)中心的数据点集[P](25)；

B、建立数学模型并生成蜂窝夹芯表面的数字化配对加工点集：对取得的数据点集[P](25)进行等距计算的数学处理，得到蒙皮(30)实际表面上相应的点集[P1](26)，对理论蒙皮曲面进行位置优化，使实测曲面相对理论曲面的最大法向误差达到最小，以减少或消除系统定位误差，使误差均化，然后进行表面数据阴阳模转换处理，生成蜂窝夹芯表面的数字化配对加工点集[Q](22)；根据砂轮(23)半径和蜂窝夹芯表面数字化配对加工点集[Q](22)，进行砂轮半径补偿，得到砂轮中心运动轨迹的点集[M](21)；

C、对蜂窝夹芯表面加工：采用以回转轴C轴为基准的三轴联动插补方法(XZC)，分别磨削加工蜂窝夹芯的上下表面。

2、根据权利要求1所述的大型不规则回转型面构件的配对加工方法，其特征在于：所述的扫描测量蒙皮(30)内表面的具体方法包括以下步骤：

A1、工件安装：测量蒙皮(30)内表面实际曲面时，蒙皮(30)安装定位在回转工作台(31)上进行回转运动，三维模拟测头(24)安装在刀架(28)上作X和Z轴运动，溜板(27)水平移动方向为X轴，刀架(28)垂直移动方向为Z轴，工作台(31)回转运动轴为C轴；

A2、扫描测量：采用三维模拟测头(24)对蒙皮(30)内表面实际曲面进行自动跟踪扫描和数据采集，建立数据点集[P](25)，自动跟踪扫描原理是在扫描过程中三维模拟测头触指球端(32)触压测量表面，通过保持三维模拟测头(24)综合压偏量不变，控制三维模拟测头(24)连续地沿着被测表面切线方向运动，完成被测表面的自动跟踪测量。

3、根据权利要求1所述的大型不规则回转型面构件的配对加工方法，其特征在于：所述的自动跟踪测量分为母线测量方式、分层周进测量方式和螺旋周进测量方式；

采用所述的母线测量方式时，回转工作台(31)沿C轴定位在指定角度位置，X、Z轴参与自动跟踪控制，控制算法为：

V_X＝±V_T·δ_z/δ_xz+V_R·δ_x/δ_xz

(1)

VZ=+‾VT·δx/δxz+VR·δz/δxz]]>

(1)式中V_T为三维模拟测头(24)切线方向给定速度，V_TX、V_TZ为其在X、Z方向的分量，δ_x和δ_z为三维模拟测头(24)在X、Z方向的压偏量，δ_xz为合成压偏量δxz=δx2+δz2;]]>

(1)式中速度V_R的方向为三维模拟测头(24)综合压偏量方向，即三维模拟测头触指球端(32)中心G与模拟测头中心O(33)的连线GO方向，V_T与V_R的合成速度V和母线切线方向平行，V_R的大小应使综合压偏量δ保持为规定值δ₀，δ值偏离δ₀的误差为ε＝δ-δ₀，用V_R调节ε，使ε减至最小或零，则有

V_R＝K·ε                     (2)

(2)式中K为PID系数；

采用所述的分层周进测量方式时，回转工作台(31)作回转运动，为克服回转工作台(31)的转动惯量大，传动链反向间隙较大，难以作频繁变速运动的问题，控制回转工作台(31)恒线速度运动；扫描测量从工件直径大端向小端进行，工作台(31)的转速是升速过程，这样有利于避免工作台(31)减速引起的前冲误差；回转工作台(31)独立控制，Y轴不参与扫描跟踪控制，在每一层的跟踪扫描过程中，采用锁定坐标轴X或Z，只有一个坐标轴参与控制的随动控制方法；层间周进时，X和Z轴同时参与控制；在蒙皮(30)内表面的不同位置，三维模拟测头(24)敏感控制方向不同，而以敏感控制方向的坐标轴进行跟踪测量控制有利于提高三维模拟测头(24)的响应速度，因此把蒙皮(30)内表面分为A和B两个区，由A区三维模拟测头压偏量图(35)可知，δ_x＞δ_z，X轴为敏感控制方向，X轴进行跟踪测量控制，Z轴锁定或周期进给；由B区三维模拟测头压偏量图(37)可知，δ_x＜δ_z，Z轴为敏感控制方向，Z轴进行跟踪扫描控制，X轴锁定或周期进给，分层周进扫描测量控制算法：

     V_X＝K₁·K₂·V_T·δ_z/δ_xz+V_R·δ_x/δ_xz

A区：

                                               (3)

     V_Z＝-K·₁K₂·V_T·δ_x/δ_xz

     V_X＝K₁·K₂·V_T·δ_z/δ_xz

B区：

                                               (4)

     V_Z＝-K₁·K₂·V_T·δ_x/δ_xz+V_R·δ_z/δ_xz

式(3)和(4)中，V_T为周进速度，周进方向(36)从工件直径大端向小端，且垂直于δ_xz，当非周进时，V_T为零，K1、K2分别表示阴阳模和跟踪方向，K1＝1，表示阳模即下底蒙皮(30)的内表面；K1＝-1，表示阴模即上底蒙皮(30)的内表面；K2＝1，表示跟踪方向为顺时针，K2＝-1，表示跟踪方向为逆时针；

分层扫描过程中需要自动进行周进与随动轴的切换，以保证三维模拟测头(24)敏感方向的坐标轴作为随动控制轴，切换点近似选在回转工件母线的法线方向角等于45度处；

采用所述的螺旋周进测量方式时，控制算法同为式(3)和(4)，但V_T始终不为零。