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一種五軸數(shù)控加工中心在線檢測關(guān)鍵技術(shù)研究
劉愛軍 2023/6/14 18:53:44
（泰州技師學院 江蘇泰州 225300）
摘要：在線檢測技術(shù)作為數(shù)控加工中心作業(yè)的重要組成部分，技術(shù)應(yīng)用方案決定了機床加工效率與質(zhì)量。目前，提出的機床在線檢測關(guān)鍵技術(shù)未能有效識別數(shù)控加工中心刀偏量，缺少偏量修正的研究，導致在線檢測作業(yè)價值未能得以充分體現(xiàn)。為了提高五軸數(shù)控加工中心作業(yè)效率，改善機床在線檢測性能，以數(shù)控加工中心刀偏量作為研究突破口，提出一種新的一種五軸數(shù)控加工中心在線檢測關(guān)鍵技術(shù)研究。該技術(shù)方案以數(shù)控系統(tǒng)HEIDENHAINITNC530作為工件加工控制工具，利用觸發(fā)式光電探測頭HEIDENHAIN460對工件進行在線檢測，通過運行探測循環(huán)TCH PROBE411原點偏置處理程序，修正加工原點位置。測試結(jié)果表明，本研究開發(fā)的技術(shù)方案在線檢測定位應(yīng)用測試中雖然出現(xiàn)了1mm偏差，但是在誤差允許范圍之內(nèi)，6種工件質(zhì)量檢測結(jié)果與實際結(jié)果相符。所以，該技術(shù)方案的設(shè)計，不僅可以準確修正檢測原點偏差，而且還可以為工件質(zhì)檢提供較為可靠的判斷依據(jù)。
關(guān)鍵詞：在線檢測；五軸數(shù)控加工中心；探測頭
在線檢測技術(shù)在機床上的應(yīng)用，是將觸發(fā)式探頭安裝在數(shù)控加工中心上，以探測頭作為特殊刀具號，對工件質(zhì)量進行檢測[1]。根據(jù)檢測結(jié)果，判斷是否對工件采取進一步加工處理。由于該項技術(shù)的應(yīng)用具有自由度大優(yōu)勢，支持復雜空間曲面產(chǎn)品檢測，作業(yè)效率較高，因而能夠幫助數(shù)控加工機床縮短制造周期，有效控制加工成本[2]。因此，在線檢測技術(shù)成為了數(shù)控加工中心作業(yè)不可缺少的一部分。由于在線檢測技術(shù)的應(yīng)用研究時間尚短，未能有效識別數(shù)控加工中心刀偏量，并加以修正[3-4]。為了充分發(fā)揮在線檢測技術(shù)在五軸數(shù)控加工中心中應(yīng)用的功效，本文嘗試提出一種支持自動修正的在線檢測關(guān)鍵技術(shù)展開深入研究。
一、五軸數(shù)控加工中心在線檢測作業(yè)原理
本研究選取五軸數(shù)控加工中心的數(shù)控系統(tǒng)HEIDENHAINITNC530作為工件加工控制工具，利用觸發(fā)式光電探測頭HEIDENHAIN460展開在線檢測工作[5]。關(guān)于探頭長度的標定，需要運用高度為50mm標準量塊作為輔助材料，確定機床工作臺與正主軸端面之間的距離，控制50mm，而后安裝探頭，開啟在線檢測作業(yè)模式[6]。如圖1所示為在線檢測作業(yè)原理圖。
圖1 五軸數(shù)控加工中心在線檢測作業(yè)原理圖
檢測作業(yè)期間探頭觸碰工件受力，探測頭的角度會發(fā)生一定變化，偏離原位置。因此，檢測到的位置不是工件實際位置。循環(huán)啟動探測作業(yè)，沿著+X、-X、+Y、-Y4個方面展開檢測，而后探頭旋轉(zhuǎn)180°，再次沿著+X、-X、+Y、-Y4個方面展開檢測，運行系統(tǒng)得到半徑R有效值，根據(jù)計算結(jié)果確定工件是否達到加工標準。由于作業(yè)期間出現(xiàn)了原點偏差問題，所以需要重點討論修正原點的方法。
二、五軸數(shù)控加工中心在線檢測技術(shù)開發(fā)
1、在線檢測探頭作業(yè)功能開發(fā)
為了實現(xiàn)不同模式下的工件檢測及指標數(shù)值標定，本研究設(shè)置了數(shù)控系統(tǒng)HEIDENHAIN ITNC530的檢測期間探頭作業(yè)功能，如表1所示。
表1 檢測期間探頭作業(yè)功能
名稱 標定R 測量POS 標定L 測量P1 測量P2
探頭功能 有效半徑的校準 任務(wù)軸原點的設(shè)置 有效長度的校準 原點設(shè)置為角點 運用4孔/圓柱臺設(shè)置原點
名稱 測量ROT1 測量 測量CC2 測量CC1 測量ROT2
探頭功能 采用直線測量法，完成基本旋轉(zhuǎn)檢測 原點設(shè)置為中心線 運用3孔/圓柱臺設(shè)置圓心 原點設(shè)置為圓心 運用2孔/圓柱臺檢測基本旋轉(zhuǎn)
首先，設(shè)定系統(tǒng)加工原點，選取預設(shè)表0位置作為原點參數(shù)存儲位置，而后根據(jù)檢測需求選取預設(shè)號，開啟作業(yè)模式。在此期間，預設(shè)號中將賦予0號預設(shè)值。
2、技術(shù)參數(shù)設(shè)置
按照在線檢測探頭功能開發(fā)方法，合理設(shè)定各個技術(shù)參數(shù)，以滿足在線檢測探頭作業(yè)要求，獲取較為精準的檢測結(jié)果。如表2所示為技術(shù)參數(shù)設(shè)置方案。
表2 技術(shù)參數(shù)設(shè)置
序號 參數(shù)名稱 說明 序號 參數(shù)名稱 說明
1 MP6120 檢測進給速率，應(yīng)用設(shè)備為觸發(fā)型測頭 6 MP6165 以編程探測方向為中心，確定紅外線測頭布設(shè)方向
2 MP6130 檢測點行程最大值 7 MP6166 將基本旋轉(zhuǎn)設(shè)定為手動操控模式
3 MP6140 檢測點安全距離 8 MP6170 開展多次測量
4 MP6150 快速運動定位，應(yīng)用設(shè)備為觸發(fā)型測頭 9 MP6171 設(shè)定可信范圍
5 MP6151 決定是否開啟快速運動定位模式，應(yīng)用設(shè)備為觸發(fā)型測頭
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