[发明专利]数控加工中心在机三维形面检测系统

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种数控加工中心的复杂工件表面在机检测方法，是一种数控加工中心在机三维形面检测系统

背景技术

在先进制造技术领域中，复杂精密零件制造加工水平占有重要地位。装备整体性能取决于关键重要部件的整体加工水平。实施加工过程质量监测和控制是确保和提升复杂精密零件加工水平的关键。

一些复杂工件的精密加工只能在先进的数控加工中心才能完成。近年来，国外在数控机床在机检测技术领域开展了一些探索和研究工作。具有代表性的企业是英国雷尼绍公司，该公司开发了多种型号的在机接触式测头装置，并且被广泛应用于制造加工领域中，雷尼绍公司开发了自动铣削/车削检测中心，可以实现加工生产线上加工误差为6um的连续车削或铣削。但是这些测量系统仍然存在着数据后处理能力差、和复杂形面测量困难等问题。美国Ng，Hung等人研究了离线检测自动编程方法，需要对工件进行多次装卡。韩国Pahk，H.J.实现了加工工件上的一些简单的面、孔和槽等特征的精度检测，Kin，Kyung-Don等人用触发式测头和测量G代码实现两轴半机床的尺寸测量，直接在机床上生成检测程序。美国俄亥俄州立大学孟教授在90年代初就提出了数控加工自由曲面检测系统框架，并针对具有自由曲面特点形面特征的接触式在机测量方法、模型匹配等问题进行了深入探讨。然而大部分生产企业中，具有复杂结构和曲面特征的工件仍然没有达到快速形面检测和质量实时控制要求。现有加工中心在机测量技术智能性不足，仅限于刀头磨损测量、简单标准形面测量和工件位姿找正等。尤其在精密加工中心系统中，针对复杂工件的测量软件功能开发尚未完善。

目前，我国制造加工领域仍然使用着传统的离线检测模式。检测过程复杂、繁琐、费时、费力。对于典型关键部件还依赖于专门设计的测具进行离线测量。为了顺应国际制造技术低成本、高效率的工业发展潮流，提高国产装备的性能，增强国产装备在国际市场的竞争力，需要改变现在使用着的传统离线检测模式，即：按理论尺寸中差数控编程，加工结束后，送离线三坐标测量机检测，当某些部位尺寸未到达精度要求时，需要重新返回到加工现场，再次装夹、找正，再进行修正加工，这种方式不仅极大地延长了生产周期，而且在此装夹带来的误差也会造成严重的质量隐患。

此外，在制造领域使用比较多的工件质量检测方法还包括人工手工检测模式。对于某些具有结构复杂、大尺寸等特点的工件，其加工尺寸达几百甚至上千个，因而需要各类测具达几百种。尽管如此，有些尺寸在加工过程中仍无法测量。所以控制复杂工件加工过程状态较难、成本较高和数字化程度低是提升制造加工水平进程中亟待解决的问题。为了保证复杂工件加工质量、提高加工效率、降低成本，提高自动化和信息化程度，需要进行数控机床高级功能开发、在机测量技术研究，解决复杂工件加工过程中的三维测量瓶颈问题。毫无疑问，这种离线或手工检测模式都很难满足复杂精密工件的批量化生产需要，其在机检测问题的解决已迫在眉睫。

数字化制造已经成为推动21世纪制造业发展的主流，为了提高数字化产品制造加工的质量，对关键零部件加工过程检测功能的要求正在由离线测量转向在机自动化测量。检测是制造加工的必要过程，如何提高检测效率、缩短检测时间越来越成为关注的焦点。新一代数字化检测系统发展的重要特征表现为：在机性、集成性、快速性、自适应性及与数控加工系统配套使用的兼容性。

发明内容

本发明目的就是对复杂工件的数控加工过程进行监测和控制，缩短大型复杂工件的加工制造周期，改变现有制造加工领域手工检测模式或离线抽检模式的现状。提供一种数控加工中心在机三维形面检测系统。

本发明的原理涉及到多学科的技术交叉，以用于复杂工件生产的精密数控加工中心为平台，通过集成现代高端光、机、电等检测技术手段，采用自适应测点分布和自动路径规划等方法，在机完成加工工件的整体形面信息获取与数据后处理，实现工件加工尺寸的快速实时测量和加工误差分析。