识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法技术

本发明专利技术涉及识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法，所述试件用于识别五轴联动数控机床在线检测能力，检测试件由底座和设置于底座上的多种型面特征构成，所述底座主体为长方体形状，所述底座四角边缘处分别设有加紧孔，所述加紧孔贯通底座主体，所述底座上的多种型面特征为斜面、圆柱面、锥面和曲面特征进行叠加所构成的综合体。本发明专利技术能够较为全面的验证五轴联动数控机床在线检测能力，所设计的检测试件相对于现有的机床几何精度测试件的型面特征更为多样，不仅为五轴联动数控机床在线检测功能改造及配套在线检测系统的验收提供一定的依据，更为在线检测技术相关研究工作的实验测试提供参考。

Test piece and test method to identify on-line test ability of five axis CNC machine tool

【技术实现步骤摘要】
识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法
本专利技术涉及数控机床
，具体是指一种识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法。
技术介绍
在复杂型面的加工过程中，五轴联动数控机床能够克服三轴数控机床难于直接实现复杂型面一次成型的缺点，且在叶轮、叶片等复杂型面类零件的加工中得到了广泛的应用，因此制造企业也提高了对五轴联动数控机床的引进力度。在线检测是将制造设备与检测装置进行有效的集成，实现零件的原位检测(在数控机床直接进行零件检测)，消除零件检测过程中由于多次装夹而引起的重复定位误差等问题，从而保证检测数据的可靠性。目前，多数的检测试件及检测方法是以判断数控机床加工精度为目的，而在线检测一般在机床低速无载荷下进行，且现有的机床加工精度检测试件构型复杂，特征单一，无法完全体现数控机床在线检测能力，具有一定的局限性。因此，针对五轴联动数控机床零件加工的特点，提出一种专用试件及检测方法，识别五轴联动数控机床在线检测能力，为五轴联动数控机床的在线检测模块及配套检测系统的验收提供了依据。一种辨识四轴加工中心几何精度的检测试件及检测方法，其专利申请号为CN201410012613.7，该方法是将能够反映机床几何误差特征的型面进行融合，通过对所设计零件表面的加工检测，实现对四轴机床几何精度的识别，主要是针对四轴加工中心几何精度检验所提出的一种检测试件，而对于五轴数控机床并不适用。SoichiIbaraki和MasahiroSawada等人设计了一种用以检测回转式五轴加工中心回转轴A、C的几何精度与运动精度的检测试件，(参见IbarakiS,SawadaM,MatsubaraA,etal.Machiningteststoidentifykinematicerrorsonfive-axismachinetools[J].PrecisionEngineering,2010,34(3):387-398.)成都飞机工业集团有限责任公司提出了一种利用“S”形检测试件综合检测五轴加工中心几何精度的方法，其专利申请号为：CN200710048269.7，以上文献所提出的检测试件主要是以检测数控机床精度为主，但对于五轴联动数控机床在线检测能力的辨识并不完全适用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法，通过对该检测试件的在线检测，分别从检测时间，机床联动能力和检测精度等方面进行评估，适用五轴数控机床在线检测能力的辨识。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法，所述试件用于识别五轴联动数控机床在线检测能力，检测试件由底座和设置于底座上的多种型面特征构成，所述底座主体为长方体形状，所述底座四角边缘处分别设有加紧孔，所述加紧孔贯通底座主体，所述底座上的多种型面特征为斜面、圆柱面、锥面和曲面特征进行叠加所构成的综合体。识别五轴联动数控机床在线检测能力检测方法包括如下操作步骤：(1)按照检测试件模型，利用三维CAD软件的实体造型技术，实现对检测试件三维模型的构建；(2)以检测试件为加工驱动体作为基础，在CAM软件中实现对零件模型数控加工程序生成；(3)由后置处理软件生成数控加工代码的数控程序；(4)利用所生成的数控程序，由五轴联动数控机床完成对检测试件的加工；(5)基于型面的类型，分别对各特征型面进行检测点规划；(6)根据测点数据信息，利用五轴联动数控机床实现对检测试件的在线检测；(7)检测完成后，导出数据结果，评价机床在线检测能力。所述步骤(5)中检测试件每个特征型面的测点选择尽可能遍布整个型面。所述步骤(7)中分别从检测时间、机床联动能力和检测精度方面对机床在线检测能力进行评估。本专利技术具有如下优点：本专利技术能够较为全面的验证五轴联动数控机床在线检测能力，所设计的检测试件相对于现有的机床几何精度测试件的型面特征更为多样，不仅为五轴联动数控机床在线检测功能改造及配套在线检测系统的验收提供一定的依据，更为在线检测技术相关研究工作的实验测试提供参考。附图说明图1是本专利技术的检测试件立体结构示意图；图2是本专利技术的检测检测流程图；图3是本专利技术的检测试件的尺寸图；图4是本专利技术的检测基准面1测点规划图；图5是本专利技术的检测基准面2测点规划图；图6是本专利技术的检测基准面3测点规划图；图7是本专利技术的S型曲面4测点规划图；图8是本专利技术的S型曲面13测点规划图；图9是本专利技术的斜面5测点规划图；图10是本专利技术的斜面12测点规划图；图11是本专利技术的锥面8测点规划图；图12是本专利技术的孔7测点规划图；图13是本专利技术的孔14测点规划图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术以识别五轴联动数控机床在线检测能力为目的，所提供的检测试件由底座和设置于底座上的多种型面特征所构成，底座为一长方体，设有夹紧孔，四个夹紧孔分别位于长方体的四角边缘，底座之上主要是将斜面、圆柱面、锥面和曲面特征进行叠加所构成的综合体。按照以上方案，利用三维CAD软件的实体造型技术，实现对检测试件三维模型的构建；以检测试件为加工驱动体，在CAM软件中实现对零件模型数控加工程序生成，利用所生成的数控程序，由五轴联动数控机床完成对检测试件的加工；基于型面的类型，分别对各特征型面进行检测点规划，根据测点数据信息，利用五轴联动数控机床实现对检测试件的在线检测，分别从检测时间、机床联动能力和检测精度等方面对机床在线检测能力进行评估，具体实施例为：1、检测试件表面特征设计：如图1所示，本专利技术的一种识别五轴联动数控机床在线检测能力检测试件，主要由底座和设置在底座之上多型面特征综合体所构成，该综合体是通过将空间曲面、斜面、圆锥面和孔叠加组成。其中，底座又可用于建立检测基准。因此，检测基准面1、2、3不仅用于对基准的构建，而且能够实现对机床直线轴在线检测能力的识别。通过对检测基准面1、2、3的在线检测，实现了对测量坐标系的建立，更可识别机床X轴、Y轴和Z轴的在线检测能力。空间曲面包括S形曲面4、11和S形叶片曲面6、13，空间曲面曲率不断连续变化，通过对空间曲面4、6、11、13的在线检测，可识别机床五轴联动的在线检测能力。斜面由5、9、10、12四个面所组成，通过对斜面5、9、10、12的在线检测，可识别五轴联动数控机床旋转轴与X轴和Y轴的在线检测能力。圆锥台与孔所复合，圆锥台位于工件中心，通过对圆锥面8的在线检测，可识别五轴联动数控机床回转轴与X轴(Y轴)或X、Y、Z三轴联动的在线检测能力。孔由7、14所组成，通过对孔7的在线检测，可识别五轴联动数控机床X轴和Y轴联动的在线检测能力；通过对孔14的在线检测，可识别五轴联动数控机床旋转轴与X轴(Y轴)和Z轴的在线检测能力。2、检测方法：利用三维CAD软件实现对检测试件三维几何模型的构建，并以此为基础，通过CAM软件编辑模型路径加工程序，由后置处理软件生成数控加工代码，五轴数控机床根据该代码完成对检测试件的加工，检测试件每个特征型面的测点尽可能遍布整个型面，根据测点数据信息，在五轴数控机床上实现对检测试件的五轴在线检测过程，检测完成后，导出数据结果，评价机床在线检测能力，整体流程如图2所示。3、具体的一个实施例：利用商用软件UGNX本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法，其特征在于：所述试件用于识别五轴联动数控机床在线检测能力，检测试件由底座和设置于底座上的多种型面特征构成，所述底座主体为长方体形状，所述底座四角边缘处分别设有加紧孔，所述加紧孔贯通底座主体，所述底座上的多种型面特征为斜面、圆柱面、锥面和曲面特征进行叠加所构成的综合体。

【技术特征摘要】
1.识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法，其特征在于：所述试件用于识别五轴联动数控机床在线检测能力，检测试件由底座和设置于底座上的多种型面特征构成，所述底座主体为长方体形状，所述底座四角边缘处分别设有加紧孔，所述加紧孔贯通底座主体，所述底座上的多种型面特征为斜面、圆柱面、锥面和曲面特征进行叠加所构成的综合体。2.根据权利要求1所述的识别五轴联动数控机床在线检测能力的试件与检测方法，其特征在于：所述识别五轴联动数控机床在线检测能力检测方法包括如下操作步骤：(1)按照检测试件模型，利用三维CAD软件的实体造型技术，实现对检测试件三维模型的构建；(2)以检测试件为加工驱动体作为基础，在CAM软件中实现对零件模型数控加...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文魁，谢秋晨，李宁，
申请(专利权)人：河南机电职业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41