本发明属于精密机械加工技术领域，特别是涉及到一种数控加工中心在线加工变形检测、补偿方法及检测装置。
背景技术：
随着航空航天、国防工业、微电子工业、宇宙开发、海洋技术、汽车制造等高科技领域的飞速发展，材料的轻、软特性现在也越来越普及到零件上来。传统在线接触测量方法会使零件表面受力导致表面出现凹坑，尤其是极易变形或者弱刚度零件，更加无法进接触式测量，我们就需要打破常规的理念来实现在线测量，以便减少装夹及在线补偿，这样就会大大提高零件加工精度减小表面破坏。因此，寻找一套有效的测量方法和装置迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种数控加工中心在线加工变形检测装置及补偿方法，采取多点、定点检测，测量前进行测量装置数据标定，可提高测量数据准确性，便于加工误差补偿。
数控加工中心在线加工变形检测装置，其特征是：包括数控加工中心刀柄、角度调节器、角度调节手柄、激光发射接收器、激光发射口、激光信号接收口以及信号输出接线口，所述数控加工中心刀柄与角度调节器连接，所述角度调节器的外部设置有角度调节手柄，角度调节器的一端设置有凹槽；所述激光发射接收器与角度调节手柄连接，设置在角度调节器的凹槽内部，激光发射接收器端面设置有激光发射口和激光信号接收口，侧面设置有信号输出接线口。
数控加工中心在线加工变形检测及补偿方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、首先根据零件图纸尺寸标注，建立三维模型；
步骤二：进行数控加工中心在线加工变形检测装置校准；
步骤三：根据步骤一图纸中要测量的尺寸部分来调节角度调节器，使其激光光路垂直于检测表面；
步骤四：利用步骤一建立的三维模型来编写测量路径程序；
步骤五：利用步骤四编写的程序点位路径进行测量点数据提取；
步骤六：计算测量点坐标差值用于确定各工件坐标位置变形量；
步骤七：步骤六获得的变形量与原模型数据对比进行误差补偿；
步骤八：利用补偿量精加工外轮廓结构。
所述步骤二中采用校准块进行数控加工中心在线加工变形检测装置校准，校准块的尺寸及型面精度为0.001mm。
所述步骤三中采用的角度调节器装配面精度为0.001mm，旋转角精度为1″，光路与被测工件表面垂直度为0.001mm。
所述步骤四中数控代码程序根据测量轮廓进行编写。
所述步骤五测量点数据提取值为一次以上点位测量数据的均值。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：数控加工中心在线加工变形检测装置及补偿方法，可解决加工低硬度材料和弱刚度结构件的检测。高精度的在线定位基准可解决检测精度问题，能够使测量装置定位在主轴上，随时进行刀具切换，较少了工件多次装夹问题，直接在线测量，并且使其测量装置坐标系与工件坐标系的换算误差大大降低。光学检测可进行不接触式测量，解决了工件表面不被破坏现象。这些现象的改善会使零件尺寸精度、型面精度及变形问题直接进行在线测量、减小零件装夹，实现高精度误差补偿，得到的零件加工精度也会很高、加工效率快、零件成本低的益处；
进一步的，本发明适用于各种加工中心，能在三轴上使用，更适用于多轴数控机床，能够使测量装置定位在主轴上，随时进行刀具切换，较少了工件多次装夹问题，可直接在线测量，并且使其测量装置坐标系与工件坐标系的换算误差大大降低。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明数控加工中心在线加工变形检测装置结构示意图。
图2为本发明数控加工中心在线加工变形检测装置数控加工中心刀柄结构示意图。
图3为本发明数控加工中心在线加工变形检测装置角度调节器结构示意图。
图4为本发明数控加工中心在线加工变形检测装置激光发射接收器结构示意图。
图5为本发明数控加工中心在线加工变形检测流程示意图。
图6为本发明数控加工中心在线加工变形检测原理示意图。
图7为本发明数控加工中心在线加工变形检测及补偿方法在线测量-误差补偿流程图。
图中1-数控加工中心刀柄、2-角度调节器、3-角度调节手柄、4-激光发射接收器、5-激光发射口、6-激光信号接收口、7-信号输出接线口。
具体实施方式
具体的，本发明的装置数控加工中心在线加工变形检测装置，如图1～图4所示，包括数控加工中心刀柄1、角度调节器2、角度调节手柄3、激光发射接收器4、激光发射口5、激光信号接收口6以及信号输出接线口7，所述数控加工中心刀柄1与角度调节器2连接，所述角度调节器2的外部设置有角度调节手柄3，角度调节器2的一端设置有凹槽；所述激光发射接收器4与角度调节手柄3连接，设置在角度调节器2的凹槽内部，激光发射接收器4端面设置有激光发射口5和激光信号接收口6，侧面设置有信号输出接线口7。
其中，所述的数控加工中心在线加工变形检测装置的各部分装配零件基准面重要尺寸精度＜0.005mm，形位精度＜0.005mm。数控加工中心刀柄1为所有机床各型号均实用刀柄。
本发明的方法数控加工中心在线加工变形检测及补偿方法，如图5～图7所示，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、首先对零件图纸尺寸公差，形位公差进行分析，及尺寸标注，建立三维模型；
步骤二：采用校准块进行数控加工中心在线加工变形检测装置校准，校准块的尺寸及型面精度为0.001mm；
步骤三：调节角度调节器2，使其激光光路垂直于检测表面，其中角度调节器2装配面精度为0.001mm，旋转角精度为1″，光路与被测工件表面垂直度为0.001mm；
步骤四：利用步骤一建立的三维模型测量路径程序，通过编写的程序点位路径进行测量点数据提取，测量点数据提取值为一次以上点位测量数据的均值；
步骤五：计算测量点坐标差值用于确定各工件坐标位置变形量；如图6所示，图中l1为补偿轨迹，l2为测量平行轨迹，l3为理论加工轮廓，l4为实际加工变形；d1为理论距离，d2为实际测量距离，δ为变形量，δ＝d2-d1；
步骤六：步骤六获得的变形量与原模型数据对比进行误差补偿，为实际加工偏差补偿；
步骤七：利用补偿量精加工外轮廓结构。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
1.数控加工中心在线加工变形检测装置，其特征是：包括数控加工中心刀柄(1)、角度调节器(2)、角度调节手柄(3)、激光发射接收器(4)、激光发射口(5)、激光信号接收口(6)以及信号输出接线口(7)，所述数控加工中心刀柄(1)与角度调节器(2)连接，所述角度调节器(2)的外部设置有角度调节手柄(3)，角度调节器(2)的一端设置有凹槽；所述激光发射接收器(4)与角度调节手柄(3)连接，设置在角度调节器(2)的凹槽内部，激光发射接收器(4)端面设置有激光发射口(5)和激光信号接收口(6)，侧面设置有信号输出接线口(7)。
2.数控加工中心在线加工变形检测及补偿方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、首先根据零件图纸尺寸标注，建立三维模型；
步骤二：进行数控加工中心在线加工变形检测装置校准；
步骤三：根据步骤一图纸中要测量的尺寸部分来调节角度调节器(2)，使其激光光路垂直于检测表面；
步骤四：利用步骤一建立的三维模型来编写测量路径程序；
步骤五：利用步骤四编写的程序点位路径进行测量点数据提取；
步骤六：计算测量点坐标差值用于确定各工件坐标位置变形量；
步骤七：步骤六获得的变形量与原模型数据对比进行误差补偿；
步骤八：利用补偿量精加工外轮廓结构。
3.根据权利要求1所述的数控加工中心在线加工变形检测及补偿方法，其特征是：所述步骤二中采用校准块进行数控加工中心在线加工变形检测装置校准，校准块的尺寸及型面精度为0.001mm。
4.根据权利要求1所述的数控加工中心在线加工变形检测及补偿方法，其特征是：所述步骤三中采用的角度调节器(2)装配面精度为0.001mm，旋转角精度为1″，光路与被测工件表面垂直度为0.001mm。
5.根据权利要求1所述的数控加工中心在线加工变形检测及补偿方法，其特征是：所述步骤四中数控代码程序根据测量轮廓进行编写。
6.根据权利要求1所述的数控加工中心在线加工变形检测及补偿方法，其特征是：所述步骤五测量点数据提取值为一次以上点位测量数据的均值。
技术总结