一种自动消除多套姊妹工装零点偏差的方法与流程

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明属于叶片制造技术领域，具体涉及一种自动消除多套姊妹工装零点偏差的方法。背景技术：2.在制造行业领域中，高定位精度的叶片夹具制造难度大，且制造成本高。由于叶片型面尺寸公差要求严格，为了保证叶片叶身变形在可控范围内，通常采用夹持榫头工作面+叶尖顶紧方式装夹。由于榫头工作面面积小，榫头的定位误差以数倍放大的方式传递至叶尖，因此工装定位精度严重影响产品加工质量。fms是一种先进的制造加工技术，涉及多套姊妹工装、多台数控机床连续使用，多套姊妹工装零点位置偏差，分散度大，导致加工出的产品不合格。技术实现要素：3.本发明的目的在于提供一种自动消除多套姊妹工装零点偏差的方法，解决了多套姊妹工装加工存在不一致性的问题。4.本发明是通过以下技术方案来实现：5.一种自动消除多套姊妹工装零点偏差的方法，包括：6.步骤1：将标准量具装载在夹具fix1中，准备在机测量程序nc1、nc2、nc3、 nc4及零件加工程序nc5；所述标准量具的侧面命名为第一面、正面命名为第二面、顶面命名为第三面，第三面上开有圆孔；7.步骤2：使用管控软件，自动将夹具fix1送入fms中第1台数控机床中；8.步骤3：第1台数控机床自动执行nc1，加工坐标零点为wcs0，在标准量具的第一面上测量两个点，分别命名为p1、p2；9.nc1自动计算p1、p2的理论位置与实际位置的差异，预补偿值记为θ1；10.步骤4：第1台数控机床自动执行nc2，加工坐标零点为wcs0，在第二面测量两个点，分别为点p3和点p4；nc2自动计算p3、p4的理论位置与实际位置的差异，预补偿值记为β1；11.步骤5：第1台数控机床自动执行nc3，加工坐标零点为wcs0，在圆孔内测量3个点，分别为点p5、点p6和点p7；基于点p5、点p6、点p7测量数值， nc3自动计算点p5、点p6、点p7的理论位置与实际位置的差异，预补偿值记为 a1、b1；12.步骤6：第1台数控机床自动执行nc4，加工坐标零点为wcs0，在第三面测量1个点，为点p8；基于点p8测量数值，第1台数控机床自动进行计算点 p8的理论位置与实际位置的差异，预补偿值记为c1；13.步骤7：采用步骤2～步骤6同样的方法，得到预补偿fms中第i台机数控机床预补偿值ai、bi、ci、θi、βi；14.步骤8：以fms中第1台数控机床为基准，计算第i台机数控机床零点差值δai、δbi、δci、δθi、δβi；15.步骤9：采用步骤2～步骤6同样的方法，在fms中第1台数控机床得到第i个夹具fixi的预补偿值fai、fbi、fci、fθi、fβi；16.以第1个夹具fix1为基准，计算第i个夹具fixi的零点差值δfai、δfbi、δfci、δfθi、δfβi；17.步骤10：为夹具fix1建立一个零点偏置文件file1，file1包含两部分，第一部分为建立第1～i台数控机床零点差值数据库，第二部分为夹具预补偿值；同理，建立其它姊妹夹具fixi的零点偏置文件filei；18.步骤11：将叶片装夹在夹具中，使用管控系统进行排产，当被加工叶片送至机床时，fms的管控系统将filei和nc5发送至machinei，开始加工零件。19.进一步，步骤3-6中，所述的加工坐标系wcs0与在机测量程序nc1、nc2、 nc3、nc4编程零点一致。20.进一步，步骤3中，预补偿值θ1为：[0021][0022][0024]ε1＝x‘1-x1；[0026]ε2＝x‘2-x2；[0027]式中，x1、y1、z1为点p1的空间坐标数值；x2、y2、z2为点p2的空间坐标数值；l1为点p1和点p2的距离；x‘1为点p1实际的x轴的坐标值；x‘2为点p2实际的x轴的坐标值；ε1为点p1在x方向的偏差值；ε2为点p2在x方向的偏差值。[0028]进一步，步骤4中，预补偿值β1为：[0029][0030][0032]ε3＝y‘3-y3；[0034]ε4＝y‘4-y4；[0035]式中：x3、y3、z3为点p3的空间坐标数值；x4、y4、z4为点p4的空间坐标数值；l2为点p3和点p4的距离；y3‘为点p3实际的y轴的坐标值；y4‘为点p4实际的y轴的坐标值；ε3为点p3在y方向的偏差值；ε4为点p4在y方向的偏差值。[0036]进一步，步骤5中，预补偿值a1、b1的计算公式如下：[0037](x’5-o1)2+(y’5-o2)2+(z’5-o3)2＝r2；[0038](x’6-o1)2+(y’6-o2)2+(z’6-o3)2＝r2；[0039](x’7-o1)2+(y’7-o2)2+(z’7-o3)2＝r2；[0040]a1＝o1；[0041]b1＝o2；[0042]式中：x’5、y’5、z’5为点p5实际测量空间坐标数值；x’6、y’6、z’6为点p6实际测量空间坐标数值；x’7、y’7、z’7为点p7实际测量空间坐标数值；o1、o2、o3分别为圆孔中心的x、y、z方向的坐标值；r为圆孔的半径值。[0043]进一步，步骤6中，预补偿值c1为：[0044]c1＝z′8；[0045]式中：z’8为点p8实际测量空间坐标z轴数值。[0046]进一步，步骤8中，δai、δbi、δci、δθi、δβi满足以下关系：[0047]δai＝ai-a1；[0048]δbi＝bi-b1；[0049]δci＝ci-c1；[0050]δθi＝θi-θ1；[0051]δβi＝βi-β1；[0052]式中：a1、b1、c1、θ1、β1为第1台数控机床fix1补偿值；ai、bi、ci、θi、βi为第i台数控机床预补偿值；δai、δbi、δci、δθi、δβi为第i台数控机床零点偏差，i为大于1的正整数。[0053]进一步，步骤9中，满足以下关系：[0054]fa1＝a1；[0055]fb1＝b1；[0056]fc1＝c1；[0057]fθ1＝θ1；[0058]fβ1＝β1；[0059]式中：fa1、fb1、fc1、fθ1、fβ1为第1台数控机床fix1补偿值。[0060]进一步，δfai、δfbi、δfci、δfθi、δfβi满足以下关系：[0061]δfai＝fai-a1；[0062]δfbi＝fbi-b1；[0063]δfci＝fci-c1；[0064]δfθi＝fθi-θ1；[0065]δfβi＝fβi-β1；[0066]式中：fa1、fb1、fc1、fθ1、fβ1为第i个夹具预补偿值；δfai、δfbi、δfci、δfθi、δfβi为第i个夹具零点偏差，i为大于1的正整数。[0067]进一步，步骤11中，第i台数控机床machinei先自动运行偏置文件file1，通过数控系统先判断夹具在哪一台机床，通过零点差值进行机床加工零点调整，最后运行该夹具预补偿值。[0068]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：[0069]本发明公开了一种自动消除多套姊妹工装零点偏差的方法，基于在机测量技术，根据被加工叶片的结构，将标准量具装夹至工装中，建立一套算法，规划检测路径，自动计算标准量具的各基准方向的偏差值，采用逻辑运算，结合数控机床的操作系统框架语法，将偏差值进行自动补偿，实现加工程序自动修正，从而解决多套姊妹工装加工不一致性的问题。fms有多个机床和多个工装，因此在使用过程零件会超差，该方法就是加入补偿值，消除机床、工装带来的差异。附图说明[0070]图1为本发明的标准量具的结构示意图；[0071]1为第一面，2为第二面，3为第三面，4为圆孔。具体实施方式[0072]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅为本发明一部分实施例，而不是全部实施例。[0073]本发明附图及实施例描述和示出的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，因此，以下附图中提供的本发明实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而仅仅是表示本发明选定的一种实施例。基于本发明的附图及实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。[0074]本发明公开了一种自动消除多套姊妹工装零点偏差的方法，包括以下步骤：[0075]步骤1：以准备待加工夹具fix1、标准量具，将标准量具装载在夹具fix1中, 准备编制在机测量程序nc1、nc2、nc3，准备编制零件加工程序nc4。[0076]如图1所示，所述标准量具的侧面命名为第一面、正面命名为第二面、顶面命名为第三面，第三面上开有圆孔。[0077]步骤2：使用管控软件，自动将夹具fix1送入fms中第1台数控机床 machine1中。[0078]步骤3：machine1自动执行nc1，加工坐标零点为wcs0，在标准量具的面 1上测量两个点，分别为p1、p2；[0079]machine1自动计算p1、p2的理论位置与实际位置的差异，对x轴方向扭转进行补偿，预补偿值为θ1。[0080][0081][0082]ε1＝x‘1-x1；[0083]ε2＝x‘2-x2；[0084]式中，x1、y1、z1为面1上点p1的空间坐标数值；x2、y2、z2为面1上点p2的空间坐标数值；l1为面1上点p1和点p2的距离；x‘1为p1点实际的x轴坐标值；x‘2为p2点实际的x轴坐标值；ε1为p1点x方向的偏差值；ε2为p2点 x方向的偏差值。[0085]步骤4：machine1自动执行nc2，加工坐标零点为wcs0，在面2测量两个点，分别为点p3和点p4；[0086]machine1自动计算p3、p4的理论位置与实际位置的差异，对y轴方向扭转进行补偿，预补偿值为β1。[0087][0088][0089]ε3＝y‘3-y3；[0090]ε4＝y‘4-y4；[0091]式中：x3、y3、z3为面2上点p3的空间坐标数值；x4、y4、z4为面2上点p4的空间坐标数值；l2为面2上点p3和点p4的距离；y‘3为p3点实际的y轴坐标值；y‘4为p4点实际的y轴坐标值；ε3为p3点y方向的偏差值；ε4为p4点 y方向的偏差值。[0092]步骤5：machine1自动执行nc3，加工坐标零点为wcs0，在圆孔测量3个点，分别为点p5、点p6、点p7；[0093]基于点p5、点p6、点p7测量数值，machine1自动计算点p5、点p6、点p7的理论位置与实际位置的差异，预补偿值为a1、b1、c1。[0094]所述的补偿值a1、b1、c1满足以下关系：[0095](x’5-o1)2+(y’5-o2)2+(z’5-o3)2＝r2[0096](x’6-o1)2+(y’6-o2)2+(z’6-o3)2＝r2[0097](x’7-o1)2+(y’7-o2)2+(z’7-o3)2＝r2[0098]a1＝o1[0099]b1＝o2[0100]式中：x’5～7、y’5～7、z’5～7为点p5、p6、p7实际测量空间坐标数值；o1～3为圆孔的中心的x、y、z方向的坐标值；r为圆孔的半径值。[0101]步骤6：machine1自动执行nc4，加工坐标零点为wcs0，在面3测量1个点，为点p8；[0102]基于点p8测量数值，machine1自动进行计算点p8的理论位置与实际位置的差异，为加工后进行补偿，预补偿值为c1。[0103]c1＝z‘8[0104]式中：z’8为点p8实际测量空间坐标z轴数值。[0105]步骤7：采用步骤3～6同样的方法，可以得到预补偿fms中第i台机数控机床machinei预补偿值ai、bi、ci、θi、βi。[0106]步骤8：以fms中machine1为基准，计算machinei零点差值δai、δbi、δci、δθi、δβi。[0107]其中：δai、δbi、δci、δθi、δβi满足以下关系：[0108]δai＝ai-a1；[0109]δbi＝bi-b1；[0110]δci＝ci-c1；[0111]δθi＝θi-θ1；[0112]δβi＝βi-β1；[0113]式中：a1、b1、c1、θ1、β1为第1台数控机床fix1补偿值；ai、bi、ci、θi、βi为第i台数控机床工装fix1测量值；δai、δbi、δci、δθi、δβi为第i台数控机床工装fix1补偿值。[0114]其中：machine1零点差值δai、δbi、δci、δθi、δβi都为0。[0115]步骤9：采用步骤2～步骤6同样的方法，在fms中第1台数控机床得到第i个夹具fixi的预补偿值fai、fbi、fci、fθi、fβi；[0116]以第1个夹具fix1为基准，计算第i个夹具fixi的零点差值δfai、δfbi、δfci、δfθi、δfβi；[0117]fa1＝a1；[0118]fb1＝b1；[0119]fc1＝c1；[0120]fθ1＝θ1；[0121]fβ1＝β1；[0122]式中：fa1、fb1、fc1、fθ1、fβ1为第1台数控机床fix1补偿值。[0123]δfai、δfbi、δfci、δfθi、δfβi满足以下关系：[0124]δfai＝fai-a1；[0125]δfbi＝fbi-b1；[0126]δfci＝fci-c1；[0127]δfθi＝fθi-θ1；[0128]δfβi＝fβi-β1；[0129]式中：fa1、fb1、fc1、fθ1、fβ1为第i个夹具预补偿值；δfai、δfbi、δfci、δfθi、δfβi为第i个夹具零点偏差，i为大于1的正整数。[0130]步骤10：为fix1建立一个零点偏置文件file1，file1包含两部分内容，第一部分为建立第1～i台数控机床零点差值数据库，第二部分为夹具预补偿值。[0131]同理，按步骤1～13可以建立其它姊妹夹具fixi的零点偏置文件filei。[0132]步骤11：将叶片装夹在夹具中，使用管控系统进行排产，当被加工叶片送至机床时，fms的管控系统将file1和nc5发送至machinei，开始加工零件。[0133]第i台数控机床machinei先自动运行偏置文件file1，通过数控系统先判断夹具在哪一台机床，通过零点差值进行机床加工零点调整，最后运行该夹具对应的预补偿值。[0134]补偿方式为旋转+偏移框架结构变量。[0135]在某条fms线中，一共有10工装，3台数控机床，采用该方法，对机床、夹具零点补偿值进行收集，数据如下：[0136]表1[0137]序号δaiδbiδciδθiδβi机床100000机床20.04000.010机床3-0.02-0.2200.010[0138]表2[0139][0140][0141]改进前零件合格率为30％左右，通过本发明设计的自动消除多套姊妹工装零点偏差的方法使用后，零件合格率提高至95％以上。[0142]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。









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