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《數(shù)控加工中心在線測量的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、1前言1.1加工中心在機檢測的背景意義1.1.1機床行業(yè)現(xiàn)狀我國是世界第一大機床消費國和進口國。目前，國內中檔數(shù)控機床已顯現(xiàn)出替代外國同類產(chǎn)品的趨勢，而高端數(shù)控機床與德國等國仍存在大差距，國內機床難以占領高端市場。同時，發(fā)達國家對于進口的數(shù)控機床始終有所限制，這不利于我國數(shù)控機床的發(fā)展。船舶、工程機械、航空航天、風電等都是機床行業(yè)的下游產(chǎn)業(yè)。在相關政策的推動下，我國汽車產(chǎn)量不斷攀升。隨著汽車零部件制造加工工藝水平的提升，也會進一步提高對機床的要求。在航空航天領域，勢必需求大型高速精密的數(shù)控機床。我國數(shù)控機床功能部件技術水平、產(chǎn)品的種類、服務的范圍等都有了
2、一定的進步，但國產(chǎn)功能部件遠遠達不到市場的需求的適應性和滿足度。我國功能部件的產(chǎn)品水平和國外有差距。高技術的功能部件對數(shù)控機床影響大，如軸、直線導軌、直線電機、機械手。而我國目前生產(chǎn)的功能部件大多數(shù)以勞動密集型為主，技術含量很低，難以適應國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展速度和要求。這些關鍵的功能部件，我國還沒有形成規(guī)模。1.1.2加工中心在線檢測的意義數(shù)控加工中心在線檢測免去了工件的反復裝夾、校正的過程。比離線檢測減少了工件檢測的時間，提高了檢測效率;數(shù)控加工中心配備光柵尺等檢測裝置，可以有較好的檢測精度;在成本方面，由于僅需附安裝在機檢測測頭和相應軟件即可完成檢測工
3、作，與三坐標測量機檢測工件相比，大大降低了檢測成本;由于加工與檢測在同機上完成，檢測反饋信息可用于修改加工G代碼，形成加工—檢測—再加工的閉環(huán)系統(tǒng)，將大大地提高成品率。不僅在工件檢測方面，在工件的裝夾找正方面，在線測頭也能發(fā)揮出獨有的優(yōu)勢。采用工件測頭，可在機床上快速、準確測量工件的位置，再將測量結果快速反饋到數(shù)控系統(tǒng)中，修正工件坐標。采用在線測頭可替代使用百分表及芯棒尋找基準的方法[1]。1.2加工中心在線檢測的研究現(xiàn)狀1.2.1國內研究現(xiàn)狀國內對加工中心在線檢測方面做了很多深入的研究，主要有誤差補償、基于CAD的加工中心在線檢測技術研究、基于示教的加
4、工中心在線檢測、自動編程技術、路徑規(guī)劃、軟件設計等方面。劉麗冰等人研究了加工中心在線檢測誤差通用數(shù)學模型，探討了測量系統(tǒng)誤差參數(shù)辨識方法，實現(xiàn)了基于模型的加工中心在線檢測軟件誤差補償。[2]王廣彥研究了檢測是產(chǎn)品設計階段應法考慮的工作的觀點并開發(fā)了基于CAD的加工中心在線檢測編程系統(tǒng)，完成檢測程序的圖形化編制匯。鄧三鵬、姜慶華等人基于多體動力學理論研究了加工中心在線檢測系統(tǒng)的拓撲結構，實現(xiàn)了相鄰體間坐標變換矩陣，建立了檢測系統(tǒng)的幾何誤差與熱誤差綜合模型，對測頭誤差處理技術進行了研究。該模型可以同時補償測頭誤差、機床幾何誤差與熱誤差，并且在MAKINO立式
5、加工中心上驗證了此方法。2005年，劉麗冰、田大偉、桑宏強等人研究用于加工中心在線檢測的規(guī)范化方法，對檢測信息進行特征抽象及特征分類，建立了檢測路徑規(guī)劃的數(shù)學模型，完成了基于特征的工件檢測路徑自動規(guī)劃及檢測程序自動生成。還研究了牙輪牙掌在線監(jiān)控方法并開發(fā)了相應系統(tǒng)，在加工中心上用觸發(fā)式測頭實現(xiàn)了加工基準位置的在線監(jiān)控。1.2.2國外發(fā)展現(xiàn)狀目前，國外在理論方面也有很多在線檢測方面的研究，包括通過在線測頭減少機床的誤差，提高機床加工精度等。在實際應用中，國外很多機床制造廠都開發(fā)出了機床在線檢測系統(tǒng)。如英國的DELCAM公司，其推出的質量檢測、在線檢測系統(tǒng)P
6、owerINSPECT得到廣泛應用，它可以支持多種測量設備類型，功能強大，是易學易用的獨立檢測軟件系統(tǒng)。PowerINSPECT提供了強大的CAD數(shù)據(jù)接口轉換軟件，與廣泛格式的三維數(shù)學模型進行聯(lián)機或脫機檢測比較誤差分析，生成圖文并茂的、符合PTB認證、符合1509002標準的、清晰易懂的檢測報告。英國ReniShaw公司也提供機床了測頭和軟件，可以完成對刀、刀具破損檢測、工件找正、序中測量和首件檢測等。意大利的MARPOS提供整套的機床在機檢測方案。如圖1.1為意大利MARPOS的產(chǎn)品。圖1.1意大利MARPOS公司機床檢測方案2.數(shù)控機床在線測量系統(tǒng)的
7、組成和誤差分析為保證數(shù)控機床這樣高度自動化設備連續(xù)可靠的工作，需要具有自動檢測功能?，F(xiàn)代制造工業(yè)的快速發(fā)展對數(shù)控機床的在線檢測技術提出了更高的要求，要實現(xiàn)數(shù)控機床高精度的在線檢測，不可避免應對監(jiān)測系統(tǒng)的組成、工作原理及主要誤差進行仔細地分析，才可能盡量避免誤差，或根據(jù)這些來源情況采取相應的措施，以對誤差進行補償，實現(xiàn)計算機輔助數(shù)控機床進行高精度在線測量。2.1在線測量系統(tǒng)的需求分析由于一些客觀存在的原因，如生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣、價格原因等，而且自動測量中常用的三坐標測量機和工業(yè)CT機均有各自的使用限制，均不能很好的滿足生產(chǎn)的需求。然而由測量軟件+測頭+數(shù)控機
8、床組成的簡單的三坐標測量系統(tǒng)，沒有使用環(huán)境限制，測量范圍原則上就是機床的加工范圍
