基于綜合評價體系的五軸數(shù)控加工中心加工性能評價和誤差溯源方法
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行檢測,、評價,，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、運動精度及加工精度等幾個方面[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；運動精度是在空載,、運動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動誤差進行測量，研究進給速度與滾珠絲杠的預(yù)緊力對圓周運動精度的影響,，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行了分析，并對分析結(jié)果進行了驗證,；幾何精度和運動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行設(shè)計的,，缺少檢測精工加工中心曲面加工中的動態(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)成都飛機工業(yè)公司提出了 S形檢驗試件[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,，而且重點關(guān)注了加工中心的動態(tài)精度,，現(xiàn)已申報成為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,、調(diào)整加工中心是更為實際的科學(xué)問題。針對這一問題,，在運用模糊綜合評價方法基礎(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，根據(jù)多級模糊綜合評價結(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)評價和維修指導(dǎo)提供了依據(jù),。1綜合評價理論體系1.1綜合評價概述綜合評價(Comprehensive evaluation，CE)是指對被評價對象所進行的客觀,、公正,、合理的全面評價。一般綜合評價問題由4部分組成,，即評價指標(biāo)集,、評價等級集、權(quán)重系數(shù),、集結(jié)模型,。各個組成部分之間信息相互流動、組合,，演繹一個主客觀信息集成的復(fù)雜的綜合評價過程,。⑴評價指標(biāo)集。評價指標(biāo)集即是把總得評價目標(biāo)分解為各個指標(biāo)的集合,，以便分層逐步評價,。在實際的綜合評價問題中，要選取合適的指標(biāo)進行評價,，并非是評價指標(biāo)越多越好,，但也不是越少越好,，關(guān)鍵在于評價指標(biāo)在評價中所起作用的大小。(2) 評價等級集,。評價等級集表示對評價指標(biāo)集劃分等級的集合,，是評價人員對各層次評價指標(biāo)所給出的評語集合，對于不同的評價指標(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}來代表評價指標(biāo)的五個等級,，通過隸屬度函數(shù)來量化不同的評價等級。(3) 權(quán)重系數(shù),。采用組合賦權(quán)的方法來進行權(quán)重的計算,，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,，也無需進行一致性檢驗，計算量也較少,；客觀權(quán)重用熵值法[11]進行確定,；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方法,，依據(jù)多級模糊綜合評價理論，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模型,。(2)對精工加工中心各個軸的位置增益、反向間隙等參數(shù)進行仿真,，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，進而得到S試件誤差重點表現(xiàn)區(qū)域的分布,。(3) 通過一系列的仿真及現(xiàn)場實際加工經(jīng)驗,，選取了適合本文的嶺形函數(shù)作為隸屬度函數(shù),，同時也得到了各層指標(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)實際測量數(shù)據(jù)計算得到客觀權(quán)重,，運用組合權(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,得到加工中心的加工精度等級，分析評價結(jié)果,，可以對不理想的評價結(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)了綜合評價通用計算分析軟件，可以方便,、快速,、有效的對加工中心的加工性能做出評價，同時也便于推廣應(yīng)用,。