[发明专利]一种五轴数控制孔机床的制孔法向插补修正方法

说明书

本发明公开了一种五轴数控制孔机床的制孔法向插补修正方法，属于飞机数字化装配中的自动化制孔领域，该方法首先计算制孔区域内四个基准孔处法向修正前后机床两个旋转轴(A轴和B轴)的角度误差量，然后利用双线性插值法计算待加工孔处机床两个旋转轴的角度误差量，最后对该角度误差进行补偿以实现制孔法向的修正。采用本发明方法既可以保证制孔法向精度，又可以解决单孔法向修正效率低下以及当孔位分布较为密集时部分孔位法向难以修正的问题。

技术领域

本发明涉及飞机数字化装配中的自动化制孔领域，具体地说，涉及一种五轴数控制孔机床的制孔法向插补修正方法。

背景技术

在飞机装配过程中，结构件之间的连接方式主要以机械连接为主，因此制孔作业是飞机装配中至关重要的环节。在传统的飞机装配中，主要以人工制孔为主，制孔质量严重依赖工人的经验、技术和工作状态，导致制孔质量难以满足飞机装配要求。

随着自动化行业的发展，制孔逐步趋向自动化和数字化。国内外对于自动制孔技术均有大量的相关研究，国外如EI、GEMCOR、BROETJE等公司分别研制了各自的自动钻铆机以及自动化制孔设备，并成功应用到Boeing和空客等飞机的数字化装配中。近几年国内的自动化制孔技术也在飞速发展，如浙江大学、北京航空航天大学以及南京航空航天大学等在制孔技术方面均有较为成熟的研究成果，并且所研制的相关技术在西飞、成飞、陕飞等公司得到了实际应用。

自动制孔过程中，制孔轴线与壁板表面的垂直度对制孔加工精度和连接疲劳强度有着重要的影响。由于飞机壁板存在制造误差以及定位误差，使得待加工孔处的实际法向与理论法向之间存在偏差。因此在制孔之前对当前孔位的法向进行修正是非常必要的。对于壁板法向修正技术，许多学者做了相关研究，如文献“飞机装配中基于3-PRS的并联机构法向调整算法，邹冀华，周万勇，韩先国.中国机械工程，2011，22(5)，557-560”及文献“航空制孔机器人末端垂直度智能调节方法，公茂震，袁培江，王田苗，等.北京航空航天大学，2012，38(10)，1400-1404”等。

以上方法可以有效地降低制孔时的法向偏差，但均为单孔修正算法。采用这些方法，制孔时需要对飞机壁板上的每个待加工孔进行实时修正，不仅影响制孔综合效率，而且当孔位分布较为密集时激光光束可能射入已加工的孔内，造成法向测量不准无法修正的问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种五轴数控制孔机床的制孔法向插补修正方法，该方法既能保证制孔垂直度的精度，又能大幅提高制孔的综合效率。

为了实现上述目的，本发明提供的五轴数控制孔机床的制孔法向插补修正方法包括以下步骤：

(1)在制孔区域确定四个基准孔，计算各基准孔处机床两个旋转轴的角度误差量ΔA_i、ΔB_i(i＝1，2，3，4)；

(2)根据四个基准孔的位置、待加工孔的位置以及四个基准孔处机床两个旋转轴的角度误差量，利用双线性插值法计算待加工孔处机床两个旋转轴的角度误差量ΔA和ΔB；

(3)利用待加工孔处机床两个旋转轴的角度误差量，对机床两个旋转轴的角度值进行补偿，实现制孔法向的修正。

上述技术方案中，机床的两个旋转轴分别指A轴和B轴，本发明根据制孔区域内四个基准孔的法向信息来修正中间待加工孔的法向信息，首先计算四个基准孔处机床两个旋转轴的角度误差量，然后利用双线性插值法计算待加工孔处机床两个旋转轴的角度误差量，并进行补偿以实现制孔法向的修正，可有效满足飞机壁板制孔过程中对垂直度的要求。

作为优选，步骤(1)中，四个基准孔处机床两个旋转轴的角度误差量计算方法为：