[发明专利]无模型筒形铸件内腔铣削加工系统及轨迹规划方法

权利要求书

1.一种无模型筒形铸件内腔铣削加工系统，其特征在于，包括：

旋转装置，用于安装待加工零件，并被配置为带动所述待加工零件旋转；

扫描测量装置，设置在所述旋转装置附近，并被配置为用于测量所述待加工零件以获取所述待加工零件的内外壁点云集；

标定装置，设置在旋转装置上，并与所述旋转装置的回转中心同轴；

铣削加工装置，被配置为按照铣削轨迹完成所述待加工零件的铣削加工；

中央控制电子单元，分别连接所述旋转装置、所述扫描测量装置、所述铣削加工装置，并被配置为能够根据所述扫描测量装置获取的所述内外壁点云集构造所述待加工零件的模型，确定不同加工点位的加工余量，规划所述铣削轨迹，以及控制所述旋转装置、所述扫描测量装置、所述铣削加工装置的联动；

所述旋转装置包括地面工作台、分度转台、转台控制电机、分度转台控制器、零件夹持单元，其中，所述分度转台设置在所述地面工作台的上表面，所述转台控制电机连接所述分度转台并在所述分度转台控制器的控制下驱动所述分度转台旋转，所述零件夹持单元设置在所述分度转台上并配置为夹持所述待加工零件，使得所述待加工零件随所述分度转台一起绕所述回转中心旋转，所述分度转台控制器与所述中央控制电子单元进行数据交互，以从所述中央控制电子单元获取指令；

所述标定装置包括标定圆环和标定球，所述标定圆环固定在所述分度转台上并被配置为位于所述待加工零件上方，所述标定球设置在所述分度转台的所述回转中心处，所述标定圆环与所述分度转台同轴。

2.如权利要求1所述的无模型筒形铸件内腔铣削加工系统，其特征在于，所述扫描测量装置包括多自由度的扫描测量机器人、丝杠导轨、导轨直线电机、导轨直线电机控制器、旋转滑块单元、旋转滑块控制电机、激光扫描测头、激光扫描测头控制器和扫描测量机器人控制器，其中，所述扫描测量机器人的末端固定有所述丝杠导轨，所述旋转滑块单元设置在所述丝杠导轨上，所述激光扫描测头设置在所述旋转滑块单元上，所述扫描测量机器人控制器连接所述扫描测量机器人以控制所述扫描测量机器人，所述激光扫描测头控制器连接所述激光扫描测头以控制所述激光扫描测头，所述导轨直线电机控制器连接所述导轨直线电机以控制所述导轨直线电机，所述导轨直线电机控制器、所述旋转滑块控制电机、所述激光扫描测头控制器、所述测量机器人控制器分别连接至所述中央控制电子单元；所述激光扫描测头被配置为在所述旋转滑块控制电机的驱动下绕所述旋转滑块单元俯仰转动。

3.一种无模型筒形铸件内腔铣削加工的轨迹规划方法，其特征在于，包括：

步骤一：将待加工零件装夹至旋转装置，调整所述待加工零件、标定圆环，使其与所述旋转装置的回转中心同轴；

步骤二：利用扫描测量装置获得所述待加工零件以及所述标定圆环的内外壁点云集；所述步骤二包括：

粗测量所述待加工零件的内腔的同心最小相切圆的直径以及外壁的同心最大包络圆直径，以粗测量获得的内外腔直径绘制初始标准圆筒模型；

设计扫描策略：以圆周方向将所述待加工零件内外壁分别等分，每等分角下测量当前转角下的内外表面点云，直至一周分别完成所述内外壁的表面测量；

执行测量过程：控制所述扫描测量装置和所述旋转装置联动，获取所述待加工零件以及所述标定圆环的所述内外壁点云集；

步骤三：将所述步骤二中的所述内外壁点云集进行标定；所述步骤三包括：

选取所述标定圆环的内侧表面点云，计算其最小内接圆中心轴线；

计算初始回转中心轴与所述最小内接圆中心轴线的变换矩阵；

计算标定后的所述标定圆环的内壁点云和标定后的所述待加工零件的内壁点云；

选取所述标定圆环的外侧表面点云，计算其最大外接圆中心轴线；

计算所述初始回转中心轴与所述最大外接圆中心轴线的变换矩阵；

计算标定后的所述标定圆环相对于其内壁的放缩矩阵，并计算所述标定圆环的内外壁圆环距离之差与理论厚度的比值；

利用所述比值计算标定后的所述标定圆环的外壁点云和标定后的所述待加工零件的外壁点云；

获得标定后的所述标定圆环的内外壁点云集和所述待加工零件的内外壁点云集；

步骤四：将所述步骤三中获得的数据进行坐标转换为以工件坐标系表达的实际点云；

步骤五：确定所述待加工零件的初始壁厚和切削余量；

步骤六：规划铣削加工的轨迹。