[发明专利]一种超大径厚比薄壁件的主动寻位、夹紧方法及其装置

说明书

本发明属于大型零件机械加工技术领域，公开了一种超大径厚比薄壁件的主动寻位、夹紧方法及其装置，在位采集待加工薄壁件外表面轮廓数据，并通过优化处理方法自动表征所述薄壁件外表面轮廓的特征及所述薄壁件外表面轮廓的几何中心，并依据所述几何中心确定薄壁件在数控机床上的切削加工中心。薄壁件的径厚比超过850，薄壁件的内外表面轮廓与带孔底盘平面呈锐角，半精加工和精加工前，所述带孔底盘底部的基准孔保留加工余量用于压板夹紧。本发明避免了极大径厚比大型薄壁件定的位误差，避免了在薄壁件弱刚性部位上的夹紧变形，减少了薄壁件在其较大悬臂处刚度极差等所等造成的加工误差。

技术领域

本发明属于大型零件机械加工技术领域，尤其涉及一种超大径厚比薄壁件的主动寻位、夹紧方法及其装置。

背景技术

目前，在大型零件机械加工中，需要对径厚比超过850的超大不规则锥体薄壁件进行加工。现有加工过程中，采用了传统的符合基准重合原则的定位方法，即以该薄壁件内侧底平面及其与底平面垂直的短圆柱孔为定位基准，这种定位方式难以控制其在薄壁件安装及其加工过程中产生的变形。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)薄壁件内外轮廓表面的实际加工余量、加工变形的差异，难以确定薄壁件的几何中心，难以保证圆锥薄壁件的精确定位，难以保证薄壁件内外轮廓表面的壁厚、轮廓度和位置度精度。

(2)采用手工方式依次拧紧压板螺栓的夹紧方式,导致夹紧力分布不均、夹紧力大小不一致等人工操作所引发的在薄壁件夹紧过程中夹紧变形，进而影响加工精度。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)安装定位难度，由于薄壁件缺少自身几何中心定位孔、定位基准面等特征，难以使用传统方法找到薄壁件几何中心。

(2)由于薄壁件弱刚性的特点，采用传统安装夹紧方法往往会导致安装夹紧过程中薄壁件变形，影响后续加工精度。

解决以上问题及缺陷的意义为：

(1)实现薄壁件的自动化寻找几何中心，减小毛坯件的切削余量进而节省成本，降低操作难度。

(2)通过夹紧力的同步、均匀、密集施加，减小夹紧过程中薄壁件的预变形，提升加工精度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种超大径厚比薄壁件的主动寻位、夹紧方法及其装置。

本发明是这样实现的，一种超大径厚比薄壁件的主动寻位方法尤其适应于控制轴向截面为倾斜“L”型且径厚比大于850的薄壁零件加工变形和精度。

以超大径厚比薄壁件待加工表面轮廓为依据，确定薄壁件定位基准的主动寻位，具体包括：在位采集待加工外表面轮廓数据，并通过优化处理算法自动表征该薄壁件外轮廓特征及其几何中心，并据此确定薄壁件在数控机床上的切削加工中心。

进一步，所述薄壁件径厚比指的是薄壁件回转半径与其壁厚之比超过850，内表面轮廓与带孔底盘平面呈锐角关系，在底部的设计基准孔处设计有用于压板夹紧的加工余量。

进一步，所述在位采集待加工外表面轮廓数据包括：通过安装在机床主轴上的接触式测量头自动在位测量薄壁件待加工外轮廓在圆周及不同高度方向的各个位置数据，获得薄壁件待加工外表面轮廓在圆周及高度方向上的表面坐标数据。

进一步，所述优化处理方法包括：基于所采集的薄壁件外轮廓数据，分别拟合薄壁件在不同轴向高度方向上外轮廓的若干几何中心，并以加工余量均匀分布为优化目标确定薄壁件的加工中心。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述超大径厚比薄壁件的主动寻位方法获取的超大径厚比薄壁件。

本发明的另一目的在于提供一种加工所述超大径厚比薄壁件中的夹紧方法，所述夹紧方法包括：