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「金属加工」快速检测五轴机床的动态精度，这个主意好！


摘要
五轴机床动态精度的好坏直接影响航空零件的产品质量和生产效率 ， 通过研发五轴动态精度的快速检测方案 ， 以最简便方法和最低成本实现对机床精度的快速检测验证 ， 达到实现产品优质、高效生产的目的 。五轴机床为多轴高精密数控设备 ， 当前已大量运用于航空航天、风电和核电等高端制造领域 ， 由于机床结构复杂且机械精度要求高五轴机床的动态精度检测和调整一直是业内讨论的热点 ， 并成为直接影响产品质量和生产效率的重要因素之一 。常规的五轴精度检测分为机械静态检测和动态检测 。 静态检测主要是对机床的几何和位置精度的测绘 ， 主要测量项点是机床空载情况下基础运动构件和运动轴相互的垂直度、直线度、平面度、圆跳动、重复定位和反向间隙等运动精度（见图１） 。 实践中运用水平仪、大理石方箱、千分表和标准棒等工具对机床主要运动部件的单一运动精度进行检测 ， 其反映了机床在未承受任何切削载荷状态下各运动部件独立的状态表现 。 动态检测是机床在运行过程中各主要运动机构的综合精度表现 ， 通过动态检测可以直接验证五轴机床各运动部件将静态精度转变为动态运动后的机械精度状态 ， 这种状态最贴近于实际生产中五轴机床反映出来的综合机械性能也是影响产品质量和效率的重要因素 。
「金属加工」快速检测五轴机床的动态精度，这个主意好！
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图1五轴联动加工中心
1.研发五轴快速动态检测的背景传统的五轴动态检测手段都是依靠红外线激光设备（见图２）对机床的单一运动轴进行实时运动检测 ， 检测前清除各运动轴的实际补偿值再通过机床重复定位运动对各轴进行分段变速检测 ， 在ＴＮＣ控制系统下可以将被测数据在线输入机床控制系统并自动生成补偿代码值进行机械间隙补偿 。但此检测手段成本高、用时长 ， 且无法侦测机械结构在负载状态下的综合运动精度 ， 因此如何快速检测五轴动态精度将现有五轴设备生产力最大化释放 ， 成为各航空制造企业的重要难题之一 。
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图２传统五轴动态检测手段
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2.五轴快速检测方案细解在竞争激烈的航空制造市场的推动下 ， 利用五轴机床固有的补偿功能配合精度球、千分表、宏程序和椭圆试块可实现快速准确的五轴动态检测 。 功能为的简称 ， 又名刀具自动补偿功能 ， 原理是通过控制系统对五轴旋转点到装刀点的距离＋实际的刀具长度（见图３）进行多角度空间数学运算来实现将编程控制点转化为实际刀具切削接触点的过程 。
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图３ＲＴＣＰ原理示意图 五轴机床必须依据ＲＴＣＰ功能才能正确地进行多轴联动切削运动 ， 假设忽略机械硬件的误差问题五轴机床的实际运行轨迹和计算机编程（ＣＡＭ）的ＮＣ代码轨迹完全一致 ， 所以将功能纳入检测方案中目的就是动态检测时能完全准确地追踪五轴联动时机械运动机构的理论轨迹 ， 精准快速地达到检测目的 。具体实施方案如下： 1） 调整五轴机床静态精度（静态精度为动态精度的基础） ， 此项调整周期用时很长通常在年度二级保养时已测绘补偿到位 ， 在动态检测前只需对主轴圆跳动、Ｘ／Ｙ／Ｚ／Ａ／Ｃ轴的反向间隙和Ｃ轴极限回转误差用百分表进行复测不再运用激光干扰器进行精度调整 。2）定制 φ ８０ｍｍＲ４０ｍｍ的测量球（见图４） ， 要求球形直径和圆度公差≤０.００５ｍｍ ， 表面粗糙度值Ｒａ＜０.８μｍ ， 镜面 ， 避免硬件误差对动态检测结果的影响 。
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