在競爭激烈的航空制造市場的推動下,利用五軸機床固有的補償功能配合精度球、千分表、宏程序和橢圓試塊可實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的五軸動態(tài)檢測。功能為的簡稱,又名刀具自動補償功能,原理是通過控制系統(tǒng)對五軸旋轉(zhuǎn)點到裝刀點的距離+實際的刀具長度(見圖3)進行多角度空間數(shù)學(xué)運算來實現(xiàn)將編程控制點轉(zhuǎn)化為實際刀具切削接觸點的過程。
圖1?。遥裕茫性硎疽鈭D
五軸機床必須依據(jù)RTCP功能才能正確地進行多軸聯(lián)動切削運動,假設(shè)忽略機械硬件的誤差問題五軸機床的實際運行軌跡和計算機編程(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態(tài)檢測時能完全準(zhǔn)確地追蹤五軸聯(lián)動時機械運動機構(gòu)的理論軌跡,精準(zhǔn)快速地達到檢測目的。
具體實施方案如下:
1) 調(diào)整五軸機床靜態(tài)精度(靜態(tài)精度為動態(tài)精度的基礎(chǔ)),此項調(diào)整周期用時很長通常在年度二級保養(yǎng)時已測繪補償?shù)轿?,在動態(tài)檢測前只需對主軸圓跳動、X/Y/Z/A/C軸的反向間隙和C軸極限回轉(zhuǎn)誤差用百分表進行復(fù)測不再運用激光干擾器進行精度調(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)補償值(見圖5),此數(shù)值在機床出廠時已經(jīng)測繪輸入?yún)?shù)表,由于機床在長時間使用和維修過程中可能會造成補償值的變化,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軸機械間隙);手動移動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X軸在設(shè)定坐標(biāo)系中的位移值即為實測值;計算五軸頭補=實測值-標(biāo)準(zhǔn)刀長(150mm)-標(biāo)準(zhǔn)棒半徑(25mm)。注意:在頭補復(fù)測時應(yīng)全程取消五軸刀具補償功能。
圖4 五軸頭補測量示意
4)實施RTCP動態(tài)檢測,首先設(shè)置動態(tài)旋轉(zhuǎn)點,如圖7所示要使千分表在固定不動的情況下表頭接觸點在 φ 80mmR40mm半球外形上弧線運動,只能選擇旋轉(zhuǎn)點作為運動坐標(biāo)系原點因此先手動找到B點后再偏置至A點設(shè)立檢測坐標(biāo)系。
圖5 設(shè)立檢測坐標(biāo)系
參照圖7將刀具實際補償值減短一個球頭半徑值(40mm)作為檢測程序運行時刀具長度補償(D01)值,運行檢測宏程序?qū)ξ遢S機床的動態(tài)精度進行多角度多軸聯(lián)動檢測(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 五軸機床動態(tài)精度檢測
5)對五軸動態(tài)檢測結(jié)果進行驗證,通過對比分析動態(tài)檢測結(jié)果和試切件三坐標(biāo)計量結(jié)果,誤差重合率達96%~98%以上,實踐驗證五軸動態(tài)檢測的準(zhǔn)確性和可行性。