[发明专利]飞机蒙皮自动化高精度铣边装置及其铣边方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机蒙皮自动化铣边领域，具体来说是指一种适用于飞机蒙皮的自动化高精度铣边修形系统。

背景技术

蒙皮自动化铣边技术是基于产品数字化设计制造的一项技术，也是航空制造中最先进的加工技术之一，其借助于高精度铣边设备、多自由度的机床系统以及先进的自动控制技术，保证飞机蒙皮的铣削精度控制在误差允许范围内，从而使精密制造和装配成为可能。

由于飞机蒙皮具有尺寸大、刚性低等特点，尤其在对接阶段由于已与长桁、围框等零件完成连接，造成整个结构可移动性差，普通数控铣床难以满足蒙皮铣边的要求，目前只能依靠传统的人工修形来完成。人工铣边修形工作量大、生产成本高、周期长，且修形效果依据工人工作经验的不同而相差较大，难以保证蒙皮的外形精度、法向精度和切口粗糙度，从而影响飞机后续的装配。目前国内大型零件铣边领域的研究主要集中在对各类铣边机床的改进。如专利CN 201070688Y发明了一种高效铣边机，加工过程中铣刀不动，通过控制工件连续匀速移动，从而提高大型钢板的铣削效率。该铣边机结构紧凑、体积小、造价低，但是该装置要求待加工零件为平面结构，且铣刀无法移动，不适用于加工带曲率的蒙皮。专利CN201405108发明了一种钢板铣边机，通过设置压紧装置，避免了铣边时钢板的振动，提高了铣削质量；同时采用多组动力头，提高了铣削效率。由于该机床动力头的运动轨迹为水平直线型，只能进行平面类型钢板的铣边，也不适用于带曲率大型蒙皮的铣边。因此，上述改进的设备没有解决同一待加工零件带有不同曲率的铣边问题，更不能保证铣边精度，需要进一步改进。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决飞机蒙皮铣边修形过程中存在的问题，本发明通过分析蒙皮的外形特征，结合数控铣床的工作原理，提供了一种飞机蒙皮自动化高精度铣边的装置和方法。采用自动化控制方式实现了待铣削区域的点位找正、法向调平、柔性夹持、铣刀轨迹规划、数控代码生成等功能。从而保证蒙皮的尺寸精度、法向精度以及切口粗糙度。

技术方案

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、XY向移动单元、扫边单元、电主轴单元、基座连接板、视觉找正单元、柔性夹持单元和法向调平单元；设备基座设有开口且中间为空的，设备基座的外部上侧安装法兰盘，XY向移动单元安装于设备基座的内部上侧，扫边单元安装于设备基座的内部的一侧，设备基座的另一侧与基座连接板通过螺栓连接；视觉找正单元、柔性夹持单元和法向调平单元均安装在基座连接板上。

所述的XY向移动单元包括X向丝杠导轨组合装置、X向联轴器、X向驱动电机、X向移动平台底座、X向导轨滑块单元、Y向导轨滑块单元、Y向移动平台底座、Y向联轴器、Y向电机和Y向丝杠导轨组合装置；Y向移动平台底座一侧连接设备基座，另一侧安装Y向丝杠导轨组合装置、Y向导轨滑块单元、Y向联轴器和Y向电机，X向移动平台底座一侧和Y向导轨滑块单元和Y向丝杠导轨组合装置连接，另一侧安装X向丝杠导轨组合装置、X向联轴器、X向驱动电机和X向导轨滑块单元。

所述的扫边单元包括气动导轨丝杠单元和二维激光传感器，气动导轨丝杠单元一侧和轮廓测量仪连接，另一侧连接在设备基座上。

所述的电主轴单元包括电主轴连接板、电主轴基座、电主轴、刀柄和铣刀；电主轴基座安装在电主轴连接板上，与电主轴过盈配合，刀柄安装在电主轴前端，铣刀通过刀柄夹持。

一种利用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。