[发明专利]曲面薄壁零件铣削加工监测装置及其应用系统

说明书

本发明公开了曲面薄壁零件铣削加工监测装置及其应用系统，所述Z轴调整架上端转动连接有旋转台，所述旋转台通过转动驱动伺服电机做旋转运动，所述旋转台上端一侧固定安装有激光传感器；所述贴片传感器通过振动数据采集模块和数/模转换模块与计算机通信连接，所述计算机控制在线运动控制模块对其下达采集指令。本发明涉及一种在线监测系统，特别涉及曲面薄壁零件铣削加工监测装置及其应用系统，属于曲面薄壁零件加工技术领域。解决了薄壁曲面零件加工变形和振动实时在线监测过程中所涉及的切削点时变、曲率时变、传感器跟踪位移和转角时变等技术难题。

技术领域

本发明涉及一种在线监测系统，特别涉及曲面薄壁零件铣削加工监测装置及其应用系统，属于曲面薄壁零件加工技术领域。

背景技术

曲面薄壁零件因其特有的高强度、重量轻、高承载性等特点，在航空航天、汽车、国防等国家重要工业领域中被广泛应用。曲面薄壁件主要采用数控铣削的方法进行加工，其加工过程中伴随严重的加工变形和切削振动，将恶化零件的尺寸精度和表面品质。众所周知，开展在线控制是保证薄壁件加工过程的有效方法，而对薄壁件加工过程开展合理有效的振动与变形在线监测则是实现控制的重要前提。

就目前而言，曲面零件加工过程振动与变形的获取手段主要为数值模拟。其基本思路是利用ANSYS、ABQUS等软件模拟切削加工，获得变形与振动。该类方法由于存在很多模型简化(如切削力、切削过程、边界条件等)，模拟结果误差较大，因此只能作为参考而基本无法实用。在线监测是获得薄壁零件加工的振动与变形的重要方法，也是最直接实用的方法。如“一种带有变形实时补偿的薄壁件铣削系统(公开号CN106271861A)”、“薄壁件铣削用随动支撑夹具(公开号CN104889757A)”、“薄壁件加工的流体随动辅助支撑装置(公开号CN106736645A)”、“一种薄壁件铣削振动的多机械手臂随动抑制装置(CN104589147A)”，这些方法都以平面薄壁件为对象，利用在机床主轴上固定夹具夹紧激光传感器，传感器随主轴单一方向平动进而实现在线数据采集。因此方法存在两个重要问题：该方法可行的前提是薄壁件平面的法线必须与机床x轴和y轴平行，即对于两轴及两轴以上的主轴组合运动不适用，因此无法适用于斜面零件。考虑到曲面零件曲率复杂、切削点曲面法线时变、随动监测位移时变等问题，该类方法亦不适用曲面零件。从以上分析可以发现，目前，薄壁曲面零件加工过程实时在线监测技术尚属空白。而发动机叶轮、叶片、火箭燃气舵等航空航天典型薄壁曲面零件的高精度加工是国家战略需求，因此，提出合理有效的薄壁曲面零件加工过程在线监测技术，实现其振动与变形的有效抑制以提高其加工质量和精度迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供曲面薄壁零件铣削加工监测装置及其应用系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：曲面薄壁零件铣削加工监测装置，包括Y轴装置和X轴装置，所述X轴装置在Y轴装置上端做直线位移运动，所述Z轴装置在X轴装置上端做直线位移运动，且Z轴装置的位移方向与X轴装置的位移方向垂直，所述Z轴装置包括Z轴调整架、固定架和Z轴底座，所述Z轴底座滑动安装在X轴装置上端，所述固定架固定安装在Z轴底座上端，所述Z轴调整架活动安装在固定架侧端，且所述Z轴调整架通过Z轴调节机构做上下位移运动，所述Z轴调整架上端转动连接有旋转台，所述旋转台通过转动驱动伺服电机做旋转运动，所述旋转台上端一侧固定安装有激光传感器。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括薄壁曲面薄壁件，所述激光传感器与薄壁曲面薄壁件被测点的初始距离值为薄壁曲面薄壁件曲面的最小曲率半径。

作为本发明的一种优选技术方案，所述Z轴调节机构包括调整螺栓，所述调整螺栓转动安装在固定架顶部和Z轴底座之间，所述调整螺栓上端贯穿固定架顶部固定连接有调节螺母，所述固定架转动安装在调整螺栓上，所述固定架侧端开设有长孔，还包括固定螺栓，所述固定螺栓贯穿长孔与Z轴调整架固定连接。