導(dǎo)語：S件質(zhì)量檢測方法研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:介紹了質(zhì)量檢測在五軸加工中的重要性，“S”件是驗(yàn)證五軸數(shù)控機(jī)床加工性能的標(biāo)準(zhǔn)，針對五軸數(shù)控機(jī)床的性能要求，在CAM軟件中對加工策略進(jìn)行了優(yōu)化，并完成虛擬切削和實(shí)際加工。以三坐標(biāo)測量儀為檢測平臺，對已加工的“S”件完成檢測;并采用逆向掃描儀獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對“S”件逆向檢測分析，驗(yàn)證其正確性。解決了五軸數(shù)控機(jī)床加工性能檢測，對五軸數(shù)控機(jī)床性能指標(biāo)評價(jià)有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:三坐標(biāo)測量儀;五軸機(jī)床;“S”件;質(zhì)量檢測

零件精度影響設(shè)備的動能、噪音以及使用壽命，受加工工藝、檢測設(shè)備、測量方法等因素的影響，零件加工精度和設(shè)計(jì)圖紙總有一定的誤差，質(zhì)量檢測是檢驗(yàn)零件精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。能準(zhǔn)確檢測出零件的加工精度，并能分析出加工誤差的原因。常用的測量方法有:人工檢測、三坐標(biāo)測量儀檢測、逆向檢測、在線檢測等測量方法［1］?！癝”件由S形緣條和矩形底座組成，S形緣條由兩條直紋面構(gòu)成，依靠刀具的側(cè)刃完成加工，“S”是檢驗(yàn)五軸機(jī)床性能的重要指標(biāo)，依靠傳統(tǒng)的檢測方法很難完成。傳統(tǒng)的檢測方法依靠樣板比對檢測，分析接觸面的間隙來判斷零件加工精度。此方法已不能滿足復(fù)雜曲面檢測。為獲得更準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，需采用三坐標(biāo)檢測、逆向檢測、在線檢測完成。三坐標(biāo)檢測是測頭通過提取零件表面幾何點(diǎn)元素與零件三維模型比較的檢測方法。逆向檢測是通過三維掃描儀將已加工的模型通過掃描讀取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再將點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理為三維模型，通過原始三維模型和逆向重構(gòu)的模型之間進(jìn)行分析得出的數(shù)據(jù)。在線檢測是在五軸數(shù)控機(jī)床上安裝測頭完成檢測，與圖紙相比較，根據(jù)偏差實(shí)施補(bǔ)償再加工以達(dá)到圖紙要求的檢測方法［2］。筆者提出了“S”件質(zhì)量檢測方法，采用正、逆向檢測，重點(diǎn)通過檢測數(shù)據(jù)分析，得出FEELER_U600五軸加工中心符合驗(yàn)收精度要求，能夠滿足航空類薄壁類零件加工，為驗(yàn)收五軸數(shù)控機(jī)床提供了可靠依據(jù)，對精密零部件加工有重要意義。

1“S”件五軸加工

“S”件需在五軸加工中心上完成，分為五軸編程、虛擬仿真、五軸加工三個(gè)基本步驟。避免在加工過程中產(chǎn)生應(yīng)力變形，選擇螺栓壓緊方式，粗加工時(shí)，已經(jīng)完成螺栓孔加工。加工“S”件用于驗(yàn)證五軸機(jī)床的運(yùn)動特性，分析在加工的過程中是否存在過切、欠切、表面波紋等現(xiàn)象［3］。1．1五軸編程為了減少應(yīng)力變形，在前道工序已經(jīng)完成了粗加工并保證加工余量均勻。五軸編程策略如圖1所示。將數(shù)模導(dǎo)入CAM軟件中，如圖1(a)所示，設(shè)置加工坐標(biāo)系、選擇加工策略、切削參數(shù)及碰撞檢測分析等步驟。如圖1(b)所示，五軸側(cè)銑半精加工直紋面，保證每一層加工余量均勻，防止變形。如圖1(c)所示，完成“S”件底面精加工，選擇平面加工策略，側(cè)壁留余量，防止刀具加工至“S”件直紋面，影響其精度。如圖1(d)完成“S”件側(cè)面精加工，刀具一次完成側(cè)面精加工，保證其一致性。將3個(gè)加工策略輸出NC代碼，用于虛擬仿真。1．2虛擬仿真加工虛擬仿真能夠驗(yàn)證五軸數(shù)控程序的正確性，如圖2所示，以Vericut軟件為平臺，為驗(yàn)證其正確性，導(dǎo)入粗加工毛坯模型，仿真使用的數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)要與實(shí)際機(jī)床參數(shù)相一致，并設(shè)置機(jī)床行程極限和干涉檢查。五軸側(cè)銑半精加工和精加工直紋面，由于某些位置和底面的夾角小于90°，允許“S”件側(cè)面底部留有殘余，如圖2(a)所示為虛擬仿真加工結(jié)果，圖2(b)“S”件精度分析底部存在殘留。經(jīng)虛擬仿真驗(yàn)證，粗加工余量合理，數(shù)控程序正確無過切，刀具與夾具未發(fā)生干涉，此加工策略可在五軸數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工。1．3實(shí)際加工以FEELER_U600五軸加工中心為研究對象，驗(yàn)證其加工性能。在實(shí)際加工時(shí)，毛坯已在前道工序中完成了粗加工及螺栓孔加工如圖3(a)，在本道工序中，采用M16的螺旋壓緊工件，矩形底座底面與螺栓頂面之間距離大于2mm以上，防止刀具與緊固螺釘之間發(fā)生干涉。刀具選擇φ12mm的鋁用立銑刀，刃長30mm左右，需在機(jī)外對刀儀測量刀具直徑和擺長，精加工參數(shù)如表1所示，保證加工精度減小應(yīng)力變形，在機(jī)床條件滿足的情況下，盡可能選擇高轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度［4－5］。加工結(jié)果如圖3(b)所示。

2“S”件質(zhì)量檢測

2．1正向檢測

正向檢測在三坐標(biāo)測量儀上完成，如圖4所示，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如圖4(a)所示，兩條直紋面相對于基準(zhǔn)A、B、C的輪廓度誤差，兩條直紋面的測量點(diǎn)數(shù)不少于120個(gè)。公差控制在0．12mm之內(nèi)［6］。為了獲取更高的測量精度，需對測針進(jìn)行校準(zhǔn)，減少測針測量誤差，校準(zhǔn)探針可以確定探針的實(shí)際位置，并能補(bǔ)償測球半徑及探針變形撓度誤差。根據(jù)“S”件幾何形狀，測量時(shí)，需創(chuàng)建一個(gè)新的探針組，并命名為“test”，測量的位置不同，測針的傾斜角度也不同，如圖4(b)所示，“S”件檢測需要定義四個(gè)測針，測針的傾斜角度15°左右為宜。獲取的部分檢測數(shù)據(jù)如表2所列。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)分析，所加工的“S”件符合精度要求。

2．2逆向檢測

逆向檢測需完成點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集、處理及優(yōu)化等工作。通過逆向掃描重新獲取已加工的“S”件幾何模型數(shù)據(jù)，如圖5所示，此次研究采用非接觸式三維掃描儀完成點(diǎn)云采集。為了獲取準(zhǔn)確的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，掃描前期需對已加工的“S”件，完成表面處理、粘貼標(biāo)識點(diǎn)、制定掃描策略等工作。帶有變斜角度需多次掃描才能完成，工件位置要擺放合理，盡量減少掃描步驟，以減少累計(jì)誤差。獲取“S”件點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，為保證點(diǎn)云數(shù)據(jù)精確，需對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。減少雜點(diǎn)噪音點(diǎn)，盡量讓點(diǎn)云分布均勻且平滑。為了便于觀察點(diǎn)云的分布情況，對點(diǎn)云進(jìn)行著色處理。由于掃描設(shè)備與掃描策略的原因，掃描的數(shù)據(jù)存在系統(tǒng)誤差和掃描誤差，有些點(diǎn)的誤差比較大，超出了允許范圍，必須去除體外孤點(diǎn)、非連接點(diǎn)等操作，以獲得更精確的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，處理后的“S”件點(diǎn)云數(shù)據(jù)如圖5(a)所示。圖5“S”件逆向檢測封裝點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將“S”件的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形幾何模型，封裝后的幾何模型另存為“stl”格式，導(dǎo)入至GeomagicDesign軟件完成“S”件幾何模型重構(gòu)。完成“S”件幾何模型重構(gòu)后，需對原始模型和重構(gòu)后的模型進(jìn)行分析，用不同的顏色顯示公差范圍。重構(gòu)后的模型偏差如圖5(b)所示，“S”件的關(guān)鍵部位符合檢測要求，所加工的“S”件符合精度要求［2］。通過上述兩種檢測方法，F(xiàn)EELER_U600五軸加工中心性能滿足空間復(fù)雜曲面加工，尤其是航空類薄壁零件加工，對驗(yàn)收五軸數(shù)控機(jī)床有一定的參考價(jià)值。

3結(jié)論

(1)闡述了質(zhì)量檢測的重要性，以五軸S件加工為研究對象，分析了“S”件的五軸編程、虛擬加工仿真、實(shí)際加工;三坐標(biāo)檢測、逆向掃描檢測，通過正向與逆向兩種檢測方法對“S”件進(jìn)行檢測。(2)分析了“S”件數(shù)學(xué)模型，通過五軸側(cè)刃加工策略，完成了粗精加工，在虛擬仿真軟件中對加工模型進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，顯示側(cè)面與底面夾角小于90°的位置存在材料殘留，在實(shí)際加工中，和仿真完全吻合，“S”件底部也存在著殘留。(3)通過驗(yàn)證，將實(shí)際加工的“S”件用三坐標(biāo)和逆向掃描檢測的方法檢測，其檢測數(shù)據(jù)與要求一致。通過驗(yàn)證，加工的“S”件符合標(biāo)準(zhǔn)，該方法適合機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)床日常維護(hù)、零件檢測分析等，也可用于機(jī)床廠家和數(shù)控系統(tǒng)廠家用于檢測、調(diào)試精度和系統(tǒng)優(yōu)化。對驗(yàn)收五軸數(shù)控機(jī)床及分析機(jī)床運(yùn)動特性有重用的意義。

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作者：孫耀恒 房明 單位：白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院