在线测量技术在航空制造领域的应用.docx

在线测量技术在航空制造领域的应用摘要：该文对应用于航空发动机零件制造中的在线测量系统构成、测头选择方法、测量数据处理等技术进行研究与试验。工艺试验结果表明在线测量技术是保证零件质量、提高生产效率的一个重要手段。关键词：在线测量测头数据处理中图分类号：TP206文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）04（c）-0026-01在线测量技术是指通过在线测量系统实现零件加工后保持位置不变、直接对零件进行测量的技术。其优势在于可以减少零件返修周期保证产品制造过程中的质量稳定。在线测量可应用于零件加工之前进行工件、工装的自动定位测量、工件坐标系的自动建立、工件尺寸的自动测量；零件加工过程中工件关键尺寸和形状的自动检测刀具补偿值的自动修正加工超差报警；零件加工结束后工件尺寸和形状的自动检测、加工超差报警。对于航空发动机零部件的生产而言复杂的结构、高精度的加工要求、难切削的材料加工特性以及昂贵的制造成本都需要对零件进行全制造周期的监控在线测量技术就成了保证零件质量、提高生产效率的一个重要手段。1在线测量系统构成在线测量系统主要由软件系统和机床系统两部分组成。软件系统主要由测量程序生成与测量数据处理两部分组成。测量程序生成主要是通过提取产品数学模型中的主要参数建立产品结构化参数模型根据产品结构特点合理规划测量路径、进而生成测量程序再经过与机床对应的后置处理器的处理形成机床可识别的测量程序；测量数据处理是对测头系统采集的数据进行处理与分析并生成工艺需求的检测分析报告。机床系统可被看作为整个测量系统的执行部分它将软件系统生成的测量程序由机床控制系统向各运动轴系发放指令并由机床伺服系统驱动运动部件执行程序指令最终实现测头系统在零件表面的数据采集数据再经过数控系统的通信接口传递给软件系统进行处理与分析。该系统的优势在于通过DNC方式可快速、准确地将测量数据传输至制定PC机进行数据的分析与评价。以实现在不拆卸零件的情况下发现并解决问题。2测头的选择高精度的机内测头是在线测量结果可靠的基本保证对测头的要求是在测量时测尖在与整体叶盘表面接触的瞬间测头系统就应感知到并向控制系统发出信号锁存住各轴的光栅读数进而获得各轴的坐标参数完成一次测量。测头的延迟反应时间越短则说明测头越灵敏测量的精度也越高。由于整体叶盘结构复杂且尺寸与形位精度要求严格因此对测头的要求相对较高。一般加工中心所配机内测头采用的是传统的触发式传感装置其灵敏度受到触发传感机构的限制不是很高当测头的测杆的长度超过其设计值时其测量准确度急剧下降精度无保证测量结果无效。RMP600高精度机内测头与普通测头在触发传感机构上差异很大它采用了最新的应变片传感机构使其灵敏度大为提高对较长的测杆（200mm）也可适用。RMP600的信号非常简单在测尖在与整体叶盘表面接触后由信号接收装置RMI接收RMI再向控制系统840D发出一个中断信号。RMP600的信号传输采用特殊的跳频无线电信号传输传输距离达15m测头信号不容易被遮挡易于使用。通过在加工中心上的测试分析标准球和典型件的测量结果可以认为RMP600测头的精度符合在线测量的要求测量结果可信。3测量程序设计检测坐标系是检测工程开始的前提对检测工程尤为重要。测量程序的设计主要从以下几个方面进行考虑：定义测头、工件特征确认、测量点选取及工件加工坐标系的设定。测头的定义包括测头几何参数的设置与技术参数的设置两部分。几何参数包含红宝石球直径、测杆长度、测杆直径为了提高检测的安全性防止测杆与叶片发生干涉可适当将测杆直径增大。检测坐标系选定一般与零件的加工基准重合。同时测量数据还需要与结构化参数模型进行分析比较这就要求结构化模型的坐标系也要与零件的坐标系一致。因此零件的设计基准、工艺基准和测量基准要保持一致。在每个测量过程中测头的运动分为两个阶段。第一阶段为普通运动宝石球与被测点的距离大于系统设定的接近距离（一般为6mm）数控系统认为在此阶段内测头不应与任何物体相接触若出现接触数控系统认为发生了碰撞系统立即停止运动进入保护状态各轴被锁定通过操作盒不能移动测头。要解除这种状态需在主操作面板上发“M110”命令（测量系统无效）仔细检查后可让测头脱离接触再发“M111”命令（测量系统有效）。第二阶段为测量运动宝石球与被测点的距离小于系统设定的接近距离测头移动速度已降低以保证测量的准确性。当宝石球或测杆与任何物体相接触后数控系统停止移动；自动采点并回退完成一次测量。4测量数据处理与分析选用高精度标准件及具有复杂曲面结构的整体叶盘进行在线测量试验。测试方案：分别选用100