基于綜合評價(jià)體系的五軸數(shù)控加工中心加工性能評價(jià)和誤差溯源方法
文章預(yù)覽：精工加工中心作為高端制造不可或缺的重要設(shè)備，隨著精工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,，復(fù)雜曲面在零件中的應(yīng)用越來越多,，因此對精工加工中心加工能力的要求也越來越高，其中用戶最為關(guān)注的就是精工加工中心的精度,。特別是大型關(guān)鍵零件,，需要提前對加工中心的精度進(jìn)行檢測,、評價(jià)，以便調(diào)整加工中心參數(shù)使加工中心的精度保持在正常范圍內(nèi),，從而提高零件的加工質(zhì)量和合格率,。精工加工中心的精度包括幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度及加工精度等幾個(gè)方面[1],。幾何精度一般屬于準(zhǔn)靜態(tài)精度,，可用激光干涉伩等檢測其精度，趙小松等則提出了測量精工加工中心幾何誤差的九線法[2],，范晉偉[3]基于雙頻加工中心干涉測量儀,，開發(fā)了十四線法測量精工加工中心的幾何誤差；運(yùn)動(dòng)精度是在空載,、運(yùn)動(dòng)情況下由檢測儀器測得的精度,。HOJAT等[4]利用激光干涉儀和球桿儀對直線和圓弧運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行測量，研究進(jìn)給速度與滾珠絲杠的預(yù)緊力對圓周運(yùn)動(dòng)精度的影響,，KERT等％_R-Test測量X,、F、Z的圓形偏差,，對反向間隙,、垂直度以及定位誤差進(jìn)行了分析，并對分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,；幾何精度和運(yùn)動(dòng)精度兩者在一定程度上反映出加工中心的精度指標(biāo),，但用戶更為關(guān)心的是實(shí)際切削下的加工中心加工性能，對于加工精度的檢測,，試件切削是重要的評判準(zhǔn)則,。1965年，美國國家航空航天局(NASA)提出的NAS979試件其主要是針對早期的三軸精工加工中心的性能測試進(jìn)行設(shè)計(jì)的,，缺少檢測精工加工中心曲面加工中的動(dòng)態(tài)特性的能力和對于多軸精工加工中心的加工性能測試的特性,。歐洲的汽車制造廠商為了更進(jìn)一步測試精工加工中心的精度，在NAS979的基礎(chǔ)上提出了更復(fù)雜的Mercedes試件[7],，它將各種典型的輪廓整合在一起，用于考核加工中心對特定型面的加工能力,，由于其復(fù)雜性,，不利于推廣。針對這些不足,，中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)公司提出了 S形檢驗(yàn)試件[8'該試件形面中融入了航空薄壁的特征,，不僅能夠反映加工中心的靜態(tài)精度，而且重點(diǎn)關(guān)注了加工中心的動(dòng)態(tài)精度,，現(xiàn)已申報(bào)成為ISO 10791-7的新草案,。但是目前對上述試件都沒有相應(yīng)完整的測評規(guī)范,，切削后如何評價(jià)、調(diào)整加工中心是更為實(shí)際的科學(xué)問題,。針對這一問題,，在運(yùn)用模糊綜合評價(jià)方法基礎(chǔ)上，通過仿真分析得到了 S件與加工中心重要控制參數(shù)之間的映射關(guān)系,，確定出以自然語言變量詞集{優(yōu),，良，中,，差,，很差}表示的加工中心加工精度等級；同時(shí),，根據(jù)多級模糊綜合評價(jià)結(jié)果以及各級指標(biāo)的隸屬度值,，逐層分析，最終確定出******的可能影響因素,。對精工加工中心的性能測評和誤差溯源,，在一定程度上為其科學(xué)評價(jià)和維修指導(dǎo)提供了依據(jù)。1綜合評價(jià)理論體系1.1綜合評價(jià)概述綜合評價(jià)(Comprehensive evaluation,，CE)是指對被評價(jià)對象所進(jìn)行的客觀,、公正、合理的全面評價(jià),。一般綜合評價(jià)問題由4部分組成,，即評價(jià)指標(biāo)集、評價(jià)等級集,、權(quán)重系數(shù),、集結(jié)模型。各個(gè)組成部分之間信息相互流動(dòng),、組合,，演繹一個(gè)主客觀信息集成的復(fù)雜的綜合評價(jià)過程。⑴評價(jià)指標(biāo)集,。評價(jià)指標(biāo)集即是把總得評價(jià)目標(biāo)分解為各個(gè)指標(biāo)的集合,，以便分層逐步評價(jià)。在實(shí)際的綜合評價(jià)問題中,，要選取合適的指標(biāo)進(jìn)行評價(jià),，并非是評價(jià)指標(biāo)越多越好，但也不是越少越好,，關(guān)鍵在于評價(jià)指標(biāo)在評價(jià)中所起作用的大小,。(2) 評價(jià)等級集。評價(jià)等級集表示對評價(jià)指標(biāo)集劃分等級的集合,，是評價(jià)人員對各層次評價(jià)指標(biāo)所給出的評語集合,，對于不同的評價(jià)指標(biāo),，其評語等級所表示的含義不盡相同。利用自然語言{優(yōu),，良,，中，差,，很差}來代表評價(jià)指標(biāo)的五個(gè)等級,，通過隸屬度函數(shù)來量化不同的評價(jià)等級。(3) 權(quán)重系數(shù),。采用組合賦權(quán)的方法來進(jìn)行權(quán)重的計(jì)算,，其中主觀權(quán)重用序關(guān)系分析法^彳是基于層次分析法改進(jìn)而來，相比于層次分析法,，序關(guān)系分析法不用構(gòu)造判斷矩陣,，也無需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算量也較少,；客觀權(quán)重用熵值法[11]進(jìn)行確定,；最后用乘法合成歸一的方法將主、客觀權(quán)重組合起來就可得到最終的權(quán)重系數(shù)[12],。備注：為保證文章的完整度,，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,！結(jié)束語：(1) 提出了基于s件加工誤差數(shù)據(jù)的五軸精工加工中心加工性能綜合評價(jià)方法,，依據(jù)多級模糊綜合評價(jià)理論，建立了由S試件誤差指標(biāo),、誤差表現(xiàn)區(qū)域及加工中心影響因素組成的綜合評價(jià)模型,。(2)對精工加工中心各個(gè)軸的位置增益、反向間隙等參數(shù)進(jìn)行仿真,，通過改變參數(shù)不同程度的增大或減小,，得到相應(yīng)的S試件誤差表現(xiàn)曲線，對比,、分析誤差的表現(xiàn)情況,，總結(jié)出精工加工中心參數(shù)與S件加工誤差之間的映射關(guān)系，進(jìn)而得到S試件誤差重點(diǎn)表現(xiàn)區(qū)域的分布,。(3) 通過一系列的仿真及現(xiàn)場實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn),，選取了適合本文的嶺形函數(shù)作為隸屬度函數(shù)，同時(shí)也得到了各層指標(biāo)的重要性排序關(guān)系,，為主觀權(quán)重的確定提供幫助。再根據(jù)實(shí)際測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到客觀權(quán)重,，運(yùn)用組合權(quán)重方法,，將主,、客觀權(quán)重結(jié)合起來，得到更為合理,、科學(xué)的權(quán)重,。(4) 利用S試件輪廓誤差數(shù)據(jù)，通過綜合評價(jià),得到加工中心的加工精度等級,，分析評價(jià)結(jié)果,，可以對不理想的評價(jià)結(jié)果做出一定的誤差溯源，找到加工中心可能存在的故障,，進(jìn)而通過調(diào)節(jié)加工中心相應(yīng)參數(shù),，來減小加工中心誤差，以便為后續(xù)加工零件,，提供一定的質(zhì)量保障,。(5) 模糊綜合評價(jià)方法易于程序化，基于相關(guān)的算法軟件(Matlab和C)已開發(fā)了綜合評價(jià)通用計(jì)算分析軟件,，可以方便,、快速、有效的對加工中心的加工性能做出評價(jià),，同時(shí)也便于推廣應(yīng)用,。