CN102880116A

CN102880116A - 一种用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法

Info

Publication number: CN102880116A
Application number: CN2012103066548A
Authority: CN
Inventors: 邱兆峰; 杨踊; 阚田田; 邵天巍; 刘晓娟
Original assignee: Shenyang Liming Aero Engine Group Co Ltd
Current assignee: AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-08-27
Also published as: CN102880116B

Abstract

一种用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，所述采集方法为用UG软件进行面上所有孔的选择方式进行采集，保存为扩展名为“.txt”的文件；所述优化方法的步骤为：（1）、用WORD软件打开保存的扩展名为“.txt”的文件；（2）进行WORD第一次编辑；（3）、进行优化排序；（4）、进行优化运算；（5）、整理为加工程序文件；本发明特别提供的用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，解决了多波群孔加工程序高效编程及高效加工问题，顺利完成多环波隔热屏微小群孔及高效激光加工，并且加工效率高、成本低。

Description

一种用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法

技术领域

本发明涉及激光加工多波群孔的优化，具体涉及一种用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法。

背景技术

航空发动机加力筒体隔热屏为薄壁板材复杂冲压成形件，典型零件示意图如图1所示。其形状为多环波浪锥形扇形段，大端半径509.25mm，小端半径434.2mm，零件长度1006.2mm，扇形角为45°，零件型面上分布有一万多个直径仅为1mm的微笑气模群孔，设计要求这些孔的法向都垂直于零件型面，因此其上的每个孔的空间坐标点及空间角度均不相同，加工此种零件采用的是五坐标的激光设备。

激光加工普通带形面的零件的孔时，孔的数量在十个以下，为保证零件与设备的安全，采用孔间跳步的标准跳步方式，即在上一孔加工完成后，采用按一定距离的退刀，会退到安全位置，快速运行到下一孔位置，以设定的安全速度追踪到零件表面的间接跳步方式。数秒的标准跳步时间，对于零件的总加工效率影响不大，能够接受，所以可以不考虑程序优化。而群孔加工的零件。如加力筒体隔热屏零件，一个零件上有13660个孔，孔径为1mm。在试验加工时，激光加工一个孔的时间为0.4秒，间接跳步方式的跳步时间为6.2秒，总的时间为6.6秒。用不退刀的直接跳步方式的跳步时间为0.3秒。总的加工时间为0.7秒，加工效率相差近10倍，因此，采用必要的程序优化，将可以节省大量的时间。

对于带型面的零件，要采用直接跳步的方式，孔的加工顺序是排的方向顺着波纹方向顺序加工。跳排时，采用回字形往复跳步轨迹进行加工，UG等软件虽然有多种轨迹优化方式，但不能实现多环波群孔数据的排序的特殊要求，因此，需要发明一种用于激光加工多波群孔的数据采集及优化的方法。

发明内容

多环波群孔零件上有数量非常多的与零件表面法向群孔需要五坐标激光加工，编程时，为提高加工效率，需采用回字形往复跳步轨迹进行加工，本发明所要解决的技术问题是群孔数据的排序问题。

本发明解决其及时问题所采用的技术方案是一种用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，其中，

所述采集方法的步骤为：

（1）、用UG制图软件打开或绘制零件的三维模型图，转换到加工模式；

（2）创建程序，选择drill类型；创建刀具，选用SPOTFACING_TOOL子类型；创建几何体，选择MCS子类型；创建加工坐标系，创建时Y轴顺着波棱方向；创建程序，选用DRILLING子类型，刀轴垂直于部件表面，用圆弧轴有效，循环类型选择为无，用面上所有孔的选择方式进行采集；点击生成和列表，将列表文件选择路径度并起名，保存为扩展名为“.txt”的文件，完成数据的采集

所述优化方法的步骤为：

（1）、用WORD软件打开保存的扩展名为“.txt”的文件，将行首不是以“GOTO/”的行删除；用替换工具将“GOTO/”删掉，将“，”替换为“^t”；

（2）全选剪切到空白的EXCEL表格，在EXCEL表格中形成6列多行数据，从左往右，A列为孔的X坐标数据，B列为孔的Y坐标数据，C列为孔的Z坐标数据，D列为孔的X向矢量数据，E为孔的Y向矢量数据，F为孔的Z向矢量数据，完成WORD第一次编辑；

（3）、用EXCEL软件进行数据的运算与优化，选中B列，以“扩展选定区域”降序排序，再选中A列，以“扩展选定区域”降序排序”；在G1、H1、I1、J1单元内输入“0”，在K1单元格内输入“-1”；在G2单元格内输入“=IF(A1-A2=0，0，1)”，在H2单元格内输入“=G2+H1”，在I2单元格输入“=MOD(H2，2)”，在J2单元格输入“=IF(I2=0，J1+1，J1-1)”,在K2单元格输入“=H2*10000+J2”；选中G2～K2单元格，填充到行末；以K2列“扩展选定区域”降序排序，删除G～K列，完成优化排序；

（4）、五坐标需要的角向数据时矢量在XY面上的投影和矢量与XY面的夹角，目前D～F列的数据时X～X向矢量数据，需进行运算；在D列前***两空白列，在D1单元格内输入“IF(IF(F10，0，IF(G1=0，-90，ATAN(F1/G1)*180/PI()))>0，IF(IF(F10，0，IF(G1=0，-90，ATAN(F1/G1)*180/PI()))-180，IF(IF(F10，0，IF(G1=0，-90，ATAN(F1/G1)*180/PI()))”，在E1单元格内输入“=-ASIN(H1)*180/PI()”,选中D1～E1单元格，填充到行末。在A～E列钱分别***空白行，分别输入X、Y、Z、C、D并分别填充到行末，完成运算；

（5）、再整理为加工程序文件，将A～J列以“仅保留文本”的形式粘贴到WORD中，再将“^t”与“空格”替换掉（即删除），将^p”替换为“^pQ1^p”（其中的Q1为打孔的子程序调用语句），在文件前部增加激光参数数据（是在每行添加“GOTO/”，还是在文件的其他位置）保存为文本文件，完成所有优化工作。

本发明所述用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，解决了多波群孔加工程序高效编程及高效加工问题，顺利完成多环波隔热屏微小群孔及高效激光加工，并且加工效率高、成本低。

本发明所述用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，激光加工多环波群孔时，要求孔的跳步距离最好短于可直接安全跳步长度，要实现这个要求，孔的加工顺序应是以排的方向顺着波纹方向顺序加工。跳排时，采用回字形往复跳步轨迹进行加工。UG等软件虽然后多种轨迹优化方式，但不能实现多环波群孔数据的排序的特殊要求。普通零件的编程，采用按要求顺序逐个选取的原始排序方法，但此方法效率低、编程人员劳动强度大、且易出错，在群孔加工时不宜采用。群孔加工时，取消或减少退刀动作是提高加工效率的关键，只有足够短的跳步时间能够取消或减少退刀动作。因为激光加工有激光喷嘴距零件表面0.5mm的特性，可直接安全跳步长度为L-跳步最大长度，R-零件曲面最小半径，a-激光喷嘴距零件表面距离。大型隔热屏扇形段零件的零件曲面加工最小半径为29mm，如果跳步长度不大于14mm，可不取消退刀动作，提高加工效率，群孔加工的零件，孔密度非常高，只要跳步的路径合理，均可满足步长的合理要求，本发明所述多环波群孔的数据采集及优化方法，主要上解决路径合理性问题。

本发明所述用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，激光加工气膜群孔加工程序的空间位置及空间角度数据的采集采用UG软件，用UG软件在建模模块下绘制零件模型，在加工模块下采集孔的坐标数据，用面采集的方法采集数据，可以大幅度地提高了采集效率，极大地降低了编程的劳动强度。数据的运算与优化用EXCEL软件完成，但是，由于EXCEL软件不能直接处理UG生成的数据，所以选择了有特殊功能的WORD软件对UG保存的数据进行整理，变成EXCEL可读的数据，复制到EXCEL软件中进行运算与优化。最后将EXCEL软件中运算与优化完成的数据复制到WORD软件中，整理成激光加工程序。

本发明所述用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，解决了多环波大隔热屏扇形段零件编程选取与排序的问题。原编程时一万多群孔按要求顺序不能多采、不能漏采，出现操作错误时必须重新开始，因此编程耗时长、极难正确完成，使用本发明所述采集及优化方法，不需要考虑选取时的顺序问题，采用面选取，一次完成所有孔的选取，大幅度减轻编程时的劳动强度和编程效率，在实际加工时，可明显提高调试与加工效率。

本发明所述用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，截取零件一小部分，以孔B为例进行说明，五坐标设备数控加工需要五个坐标数据，即3个点坐标数据和2个旋转轴数据，对于孔的X、Y、Z坐标数据，即B点的X、Y、Z坐标点，加工程序可直接使用“.txt”文件中的数据，“.txt”中的矢量数据，即X向量数据B1A1，Y向矢量数据B2A2，Z向矢量数据B3A3，不行转化为数控设备可识别的旋转轴数据，使用LASERDYNE-780激光加工***，C轴数据为矢量数据在XY平面投影与X轴的夹角，D轴数据为矢量与XY平面的夹角，通过EXCEL软件，将矢量数据优化为角度数据。

附图说明

图1为多环波大隔热屏扇形段UG示意图；

图2为多环波大隔热屏扇形段平面示意图；

图3多环波大隔热屏气孔分布示意图；

图4为图2的局部放大图；

图5为坐标关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明：

本实施例所述用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，截取零件一小部分，以孔B为例进行说明，五坐标设备数控加工需要五个坐标数据，即3个点坐标数据和2个旋转轴数据，对于孔的X、Y、Z坐标数据，即B点的X、Y、Z坐标点，加工程序可直接使用“.txt”文件中的数据，“.txt”中的矢量数据，即X向量数据B1A1，Y向矢量数据B2A2，Z向矢量数据B3A3，不行转化为数控设备可识别的旋转轴数据，使用LASERDYNE-780激光加工***，C轴数据为矢量数据在XY平面投影与X轴的夹角，D轴数据为矢量与XY平面的夹角，通过EXCEL软件，将矢量数据优化为角度数据。

本实施例所述用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，所述采集方法的步骤为：

所述优化方法的步骤为：

（1）、用WORD软件打开保存的扩展名为“.txt”的文件，将行首不是以“GOTO/”的行删除；用替换工具将“GOTO/”替换掉（即删除），将“，”替换为“^t”；

未优化的数据片段如表1

表1

优化后的数据片段如表2所示：

表2

以上所述仅为本发明的较佳实施方案，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于激光加工多波群孔的数据采集及优化方法，其特征在于：

所述采集方法的步骤为：

（2）用面上所有孔的选择方式进行采集；点击生成和列表，保存为扩展名为“.txt”的文件，完成数据的采集；

所述优化方法的步骤为：

（2）全选剪切到空白的EXCEL表格，在EXCEL表格中形成6列多行数据，完成WORD第一次编辑；

（3）、用EXCEL软件进行数据的运算与优化，将A列、B列以“扩展选定区域”降序排序；在G1、H1、I1、J1单元内输入“0”，在K1单元格内输入“-1”；在G2单元格内输入“=IF(A1-A2=0，0，1)”，在H2单元格内输入“=G2+H1”，在I2单元格输入“=MOD(H2，2)”，在J2单元格输入“=IF(I2=0，J1+1，J1-1)”,在K2单元格输入“=H2*10000+J2”；选中G2～K2单元格，填充到行末；以K2列“扩展选定区域”降序排序，删除G～K列，完成优化排序；

（4）、在D列前***两空白列，在D1单元格内输入“IF(IF(F10，0，IF(G1=0，-90，ATAN(F1/G1)*180/PI()))>0，IF(IF(F10，0，IF(G1=0，-90，ATAN(F1/G1)*180/PI()))-180，IF(IF(F10，0，IF(G1=0，-90，ATAN(F1/G1)*180/PI()))”，在E1单元格内输入“=-ASIN(H1)*180/PI()”,选中D1～E1单元格，填充到行末。在A～E列钱分别***空白行，分别输入X、Y、Z、C、D并分别填充到行末，完成运算；

（5）、将A～J列以“仅保留文本”的形式粘贴到WORD中，再将“^t”与“空格”替换掉，将“^p”替换为“^pQ1^p”（其中的Q1为打孔的子程序调用语句），在文件前部增加激光参数数据（是在每行添加“GOTO/”，还是在文件的其他位置）保存为文本文件，完成整理为加工程序文件。