[发明专利]飞机结构件数控加工在线自适应刀轨补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机结构件数控加工在线自适应刀轨补偿方法，尤其是一种飞机结构件数控加工在线自适应精加工刀轨补偿方法，属于CAD（Computer Aided Design）/CAM（Computer Aided Manufacturing）/CNC（Computers Numerical Control）技术领域。

背景技术

对于大型零件如飞机结构件，由于其结构复杂、尺寸大且属于薄壁零件，加工过程中极易变形，厚度难以保证。同时由于加工过程中出现的刀具磨损、加工系统颤振等原因会引起加工误差。加工过程中出现的变形或者加工误差会对后续加工工序或加工操作造成影响，情况严重的会导致工件报废，由于飞机结构件属于高价值和高加工附加值零件，成本很高，所以，为了保证加工质量，降低制造成本，针对飞机结构件的中间加工状态进行刀轨自适应补偿以消除变形和加工误差带了的影响非常重要。但是在目前情况下，加工过程中出现的问题都需要反馈给工艺员进行分析，然后重新进行人工编程，效率很低。

检索现有的文献和技术文件发现，湘潭大学的徐宏2007硕士学位论文“薄壁件数控侧铣加工变形的预测、补偿与实验研究”针对薄壁件数控加工变形公布了一种基于有限元分析的控制变形的刀轨优化补偿方案，但是该方法偏重数值模拟，缺乏实际的现场检测，对实际加工只能提供一定的指导作用，实际的操作性不强。

专利“一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法”，申请号200910248815.0，通过规划半精加工的刀具轨迹，优化精加工的加工余量，使得精加工过程中法向等效接触切削力保持恒定，进而保持法向让刀误差恒定，让刀误差通过法向等距偏置精加工刀具轨迹实现补偿。但该方法不能解决因为变形而引起的误差补偿。

Myeong-Woo Cho发表在国际期刊《Integrated Journal of Machine Tools &Manufacture》，2006（46）p1417-1427上的学术论文“Integrated machining error compensation method using OMM data and modified PNN algorithm”公布了一种刀轨补偿方法，该解决了端铣刀轮廓变形引起的误差补偿，但是该方法没有解决同时在厚度变化引起的误差问题和两个面同时变形引起的加工干涉问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前飞机结构件数控加工中间过程的变形和加工误差带来了质量问题以及人工处理效率低等问题，发明了一种飞机结构件数控加工在线自适应刀轨补偿方法，该方法重点解决精加工之前的变形问题。

本发明的技术方案是：

一种飞机结构件数控加工在线自适应刀轨补偿方法，该方法包括以下步骤：步骤一、生成精加工操作之前的理论中间加工状态，理论中间加工状态包括中间加工状态的理论面、检测面的中间状态理论厚度T_Th和相邻两检测面的中间状态理论距离T_Dts；

步骤二、离散精加工刀轨生成离散点，离散点为刀轨上的刀位点的标记为S_TPt，离散点为刀位点之间的插值点的标记为S_LPt，将离散点向中间状态的理论面投影生成检测实际中间加工状态的检测点，标记为M_EPt；

步骤三、对工件的实际中间加工状态进行在线检测，得到检测点处的实际位置R_Ps与检测点处工件的实际厚度R_Th，根据检测点的实际检测位置，计算相邻两个检测面的实际中间状态的距离R_Dts；

步骤四、根据检测结果评价中间状态的变形和误差是否能够通过刀轨修改来满足加工要求，如果不能，则报警，提示加工工人采取措施；若变形和加工误差不影响后续加工，则不采取措施；若能够通过修改刀轨来满足加工要求，则修改刀轨；

步骤五、根据步骤四的评价结果，若需要刀轨补偿：

对于一个面的情况，刀轨的补偿方法为：

令N_TPP表示修改后的刀位点，令表示检测面的外法向单位向量，

如果检测点是由精加工刀位点投影得到的，则新刀位点为：