[发明专利]飞机蒙皮自动化高精度铣边装置及其铣边方法

权利要求书

1.一种飞机蒙皮自动化高精度铣边装置，其特征在于包括设备基座(1)、XY向移动单元(2)、扫边单元(3)、电主轴单元(4)、基座连接板(19)、视觉找正单元(6)、柔性夹持单元(7)和法向调平单元(8)；设备基座(1)设有开口且中间为空的，设备基座(1)的外部上侧安装法兰盘，XY向移动单元(2)安装于设备基座(1)的内部上侧，扫边单元(3)安装于设备基座(1)的内部的一侧，设备基座(1)的另一侧与基座连接板(19)通过螺栓连接；视觉找正单元(6)、柔性夹持单元(7)和法向调平单元(8)均安装在基座连接板(19)上；所述的扫边单元(3)包括气动导轨丝杠单元(22)和二维激光传感器(23)，气动导轨丝杠单元(22)一侧和轮廓测量仪(23)连接，另一侧连接在设备基座(1)上；所述视觉找正单元(6)包括视觉相机(24)、视觉光源(27)、L形相机连接板(25)和光源连接板(26)，光源连接板(26)一端和视觉光源(27)连接，另一端和基座连接板(19)通过长条孔连接，安装过程中通过长条孔视觉光源(27)可上下微调从而与视觉相机(24)的镜头达到同轴；L形相机连接板(25)一端和视觉相机(24)连接，一端采用长条孔和基座连接板(19)连接，安装过程中通过长条孔视觉相机(24)和L形相机连接板(25)可以沿视觉相机(24)镜头方向微调；所述法向调平单元(8)包括四个法向测距传感器(20)，通过螺钉安装在基座连接板(19)上，其中2个位于基座连接板(19)的外侧，两个位于基座连接板(19)的内侧，四个法向测距传感器(20)的前端在同一平面内，在平面上形成了一个长方形。

2.根据权利要求1所述的飞机蒙皮自动化高精度铣边装置，其特征在于所述的XY向移动单元(2)包括X向丝杠导轨组合装置(9)、X向联轴器(10)、X向驱动电机(11)、X向移动平台底座(12)、X向导轨滑块单元(13)、Y向导轨滑块单元(14)、Y向移动平台底座(15)、Y向联轴器(16)、Y向电机(17)和Y向丝杠导轨组合装置(18)；Y向移动平台底座(15)一侧连接设备基座(1)，另一侧安装Y向丝杠导轨组合装置(18)、Y向导轨滑块单元(14)、Y向联轴器(16)和Y向电机(17)，X向移动平台底座(12)一侧和Y向导轨滑块单元(14)和Y向丝杠导轨组合装置(18)连接，另一侧安装X向丝杠导轨组合装置(9)、X向联轴器(10)、X向驱动电机(11)和X向导轨滑块单元(13)。

3.根据权利要求1所述的飞机蒙皮自动化高精度铣边装置，其特征在于所述的电主轴单元(4)包括电主轴连接板(28)、电主轴基座(29)、电主轴(30)、刀柄(31)和铣刀(32)；电主轴基座(29)安装在电主轴连接板(28)上，与电主轴(30)过盈配合，刀柄(31)安装在电主轴(30)前端，铣刀(32)通过刀柄(31)夹持。

4.一种利用权利要求1所述的飞机蒙皮自动化高精度铣边装置进行的铣边方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：定位孔位置找寻：依据理论数模的位置信息将设备移动到蒙皮定位孔或定位钉区域，利用视觉找正系统的拍照和记录功能，寻找定位孔或定位钉，确定实际坐标位置，将测量数据反馈给控制系统从而控制机床带动铣边设备移动，使定位孔或定位钉位于视觉相机视野的中间位置；

步骤2：法向调平：孔位找寻之后，四个法向传感器开始同时工作，测量出各自到蒙皮的距离，将测量数据反馈给控制系统，生成坐标补偿量，利用数控系统控制设备的位姿调整，使四个传感器的测量值最终相等，从而保证主轴轴线与定位孔轴线达到平行，记录此时视觉系统和法向传感器的数据，并将其作为第一组数据；

步骤3：将设备移动到蒙皮的下一个定位孔的位置，重复步骤1和2，记录第二组数据，将这两组数据和三维模型进行对比，建立待铣工件和机床坐标系实际的位置关系；

步骤4：待铣边区域法向找正：建立好工件坐标系和机床坐标系之间的关系后，设备移动到蒙皮边缘处，重复步骤2的铣边区域的法向进行找正，如果四个传感器的测量值不一样，重复步骤1-3，如果一样继续下一步；

步骤5：柔性夹持：法向调平后，四个真空吸盘开始对待加工区域的蒙皮进行夹持，增强蒙皮局部刚度，减小铣边过程工件的变形量，提高铣边精度；

步骤6：待铣区域扫边：完成前五个步骤之后，二维激光传感器开始对待铣区域轮廓进行扫描，获得实际外形的边缘曲线数据，之后和蒙皮的理论三维模型对比，确定铣削过程的切削量；

步骤7：数控代码生成：根据待铣区域的外形曲线和切削量，利用插补算法，自动生成铣边数控系统可用的数控代码；

步骤8：铣刀铣边：打开吸屑及冷却装置，系统执行数控代码，进行铣边；

步骤9：重复步骤4-8，实现下一个段铣边任务。