在競爭激烈的航空制造市場的推動(dòng)下,利用五軸機(jī)床固有的補(bǔ)償功能配合精度球、千分表、宏程序和橢圓試塊可實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的五軸動(dòng)態(tài)檢測。功能為的簡稱,又名刀具自動(dòng)補(bǔ)償功能,原理是通過控制系統(tǒng)對五軸旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到裝刀點(diǎn)的距離+實(shí)際的刀具長度(見圖3)進(jìn)行多角度空間數(shù)學(xué)運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)將編程控制點(diǎn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際刀具切削接觸點(diǎn)的過程。
圖1?。遥裕茫性硎疽鈭D
五軸機(jī)床必須依據(jù)RTCP功能才能正確地進(jìn)行多軸聯(lián)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng),假設(shè)忽略機(jī)械硬件的誤差問題五軸機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行軌跡和計(jì)算機(jī)編程(CAM)的NC代碼軌跡完全一致,所以將功能納入檢測方案中目的就是動(dòng)態(tài)檢測時(shí)能完全準(zhǔn)確地追蹤五軸聯(lián)動(dòng)時(shí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的理論軌跡,精準(zhǔn)快速地達(dá)到檢測目的。
具體實(shí)施方案如下:
1) 調(diào)整五軸機(jī)床靜態(tài)精度(靜態(tài)精度為動(dòng)態(tài)精度的基礎(chǔ)),此項(xiàng)調(diào)整周期用時(shí)很長通常在年度二級保養(yǎng)時(shí)已測繪補(bǔ)償?shù)轿?,在?dòng)態(tài)檢測前只需對主軸圓跳動(dòng)、X/Y/Z/A/C軸的反向間隙和C軸極限回轉(zhuǎn)誤差用百分表進(jìn)行復(fù)測不再運(yùn)用激光干擾器進(jìn)行精度調(diào)整。
2)定制 φ 80mmR40mm的測量球(見圖4),要求球形直徑和圓度公差≤0.005mm,表面粗糙度值Ra<0.8μm,鏡面,避免硬件誤差對動(dòng)態(tài)檢測結(jié)果的影響。
圖2 測量球
3)利用精度標(biāo)準(zhǔn)棒校對五軸頭固定旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償值(見圖5),此數(shù)值在機(jī)床出廠時(shí)已經(jīng)測繪輸入?yún)?shù)表,由于機(jī)床在長時(shí)間使用和維修過程中可能會造成補(bǔ)償值的變化,所以校對其值的正確性是必須的。
圖3 校對五軸頭固定旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償值
如圖5所示以標(biāo)準(zhǔn)棒中心設(shè)立坐標(biāo)系,將千分表按圖放置,以標(biāo)準(zhǔn)棒最大外徑壓表0.1mm~后刻度歸零(壓表過程中注意排除X軸機(jī)械間隙);手動(dòng)移動(dòng)X軸至安全位置,如圖所示旋轉(zhuǎn)A軸至90度后再將主軸端面壓表對零這時(shí)X軸在設(shè)定坐標(biāo)系中的位移值即為實(shí)測值;計(jì)算五軸頭補(bǔ)=實(shí)測值-標(biāo)準(zhǔn)刀長(150mm)-標(biāo)準(zhǔn)棒半徑(25mm)。注意:在頭補(bǔ)復(fù)測時(shí)應(yīng)全程取消五軸刀具補(bǔ)償功能。
圖4 五軸頭補(bǔ)測量示意
4)實(shí)施RTCP動(dòng)態(tài)檢測,首先設(shè)置動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)點(diǎn),如圖7所示要使千分表在固定不動(dòng)的情況下表頭接觸點(diǎn)在 φ 80mmR40mm半球外形上弧線運(yùn)動(dòng),只能選擇旋轉(zhuǎn)點(diǎn)作為運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn)因此先手動(dòng)找到B點(diǎn)后再偏置至A點(diǎn)設(shè)立檢測坐標(biāo)系。
圖5 設(shè)立檢測坐標(biāo)系
參照圖7將刀具實(shí)際補(bǔ)償值減短一個(gè)球頭半徑值(40mm)作為檢測程序運(yùn)行時(shí)刀具長度補(bǔ)償(D01)值,運(yùn)行檢測宏程序?qū)ξ遢S機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度進(jìn)行多角度多軸聯(lián)動(dòng)檢測(見圖8)宏程序如下。
N1 #1=90
N2 #2=45
N3 TROFOOF
N4 M06 T01 D01
N5 G0 A0 C0
N6 TRAOTI
N7 G90 G54 G01 Z100 F5000
N8 X0 Y0
N9 Z0
N10 M01
N11 G01 A=#1 F1000
N12 A=-#1
N13 A0
N14 M01
N15 C=#1
N16 A=#1 F1000
N17 A=-#1
N18 A0
N19 M01
N20 C=-#1
N21 A=#1 F1000
N22 A=-#1
N23 A0
N24 C0
N25 M01
N26 C=#2
N27 G01 A=#1 F1000
N28 A=-#1
N29 A0
N30 M01
N31 C=-#2
N32 A=#1 F1000
N33 A=-#1
N34 A0
N35 M01
……
圖6 五軸機(jī)床動(dòng)態(tài)精度檢測
5)對五軸動(dòng)態(tài)檢測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,通過對比分析動(dòng)態(tài)檢測結(jié)果和試切件三坐標(biāo)計(jì)量結(jié)果,誤差重合率達(dá)96%~98%以上,實(shí)踐驗(yàn)證五軸動(dòng)態(tài)檢測的準(zhǔn)確性和可行性。