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引言

加工中心精度是五軸數(shù)控加工中心重要的技術(shù)指標(biāo)，是指加工中心各部件與其理想位置偏離的程度h ,精度又分為幾何精度和動(dòng)態(tài)精度⁰,從嚴(yán)格意義上講加工中心精度分為：（])加工中心的幾何精度、（2)加工中心的定位精度，（3)加工中心的切削精度：也可以從表現(xiàn)形式上分為兩種⁰ :

(1) 受加工中心熱變形影響、加工中心的幾何誤差而形成的準(zhǔn)靜態(tài)誤差；（²)動(dòng)態(tài)精度源于加工中心的切削力、夾緊力、加工中心的彈性變形和零件的受力變形、加工中心的內(nèi)部熱源、環(huán)境溫度^H、加工中心和刀具的振動(dòng)、主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率、主軸的回轉(zhuǎn)誤差^H而變化的動(dòng)態(tài)精度：加工中心伺服系統(tǒng)參數(shù)也對(duì)加工中心動(dòng)態(tài)精度存在著極大的影響^H。對(duì)于加工中心動(dòng)態(tài)精度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究與分析工作，但是目前的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)并不能*概括現(xiàn)在大部分的航空薄壁件在數(shù)控加工中心中的加工精度標(biāo)準(zhǔn)^&]。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試件的加工精度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)試件的加工精度標(biāo)準(zhǔn)可以來(lái)推斷待加工加工中心是否達(dá)到精度要求,并且根據(jù)具體的加工精度對(duì)比相應(yīng)的加工精度標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)判斷加工中心的具體精度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，標(biāo)準(zhǔn)試件的出現(xiàn)對(duì)于數(shù)控加工中心的綜合性能?來(lái)講，起到至關(guān)重要的角色,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外比較通用的標(biāo)準(zhǔn)試件有美國(guó)NAS979系列試件、ISO標(biāo)準(zhǔn)試件^M和“S"形試件。（1) ISO10791 -7系列包括端鐵試件和輪廓加工試件兩種試件^M，其中端銑試件是用于檢驗(yàn)精銑端面時(shí)所銑表面的平面度，輪廓加工試件可利用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、圓度測(cè)量?jī)x等工具，通過(guò)測(cè)量試件中心孔圓柱度、方形平行度等指標(biāo)，能較好地檢測(cè)三軸加工中心的加工精度_ (2) NAS979系列試件共包含了兩個(gè)試件，其中第一個(gè)試件主要用于檢測(cè)三軸加工中心平動(dòng)軸的幾何精度和位置精度；圓錐臺(tái)試件主要用于多軸聯(lián)動(dòng)加工中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸精度檢測(cè)。圓錐臺(tái)試件是目前應(yīng)用泛的五軸數(shù)控加工中心動(dòng)態(tài)精度檢測(cè)試件，但是該試件無(wú)法檢測(cè)加工中心加工復(fù)雜曲面的能力，反映不出加工中心擺角能力以及動(dòng)態(tài)加減速性能，而且也無(wú)法判斷加工中心RTCP(刀具旋轉(zhuǎn)中心編程）功能是否符合要求^ai_^d :

(1) ‘S"形檢測(cè)試件¹³能相對(duì)的反映五軸數(shù)控加工中心聯(lián)動(dòng)精度，也得到了上的認(rèn)可和廣泛關(guān)注^ :文獻(xiàn)|5]提出的檢測(cè)方法缺少對(duì)“S"形試件曲面結(jié)構(gòu)參數(shù)的精度檢測(cè)特性分析，在幾何構(gòu)型參數(shù)與加工中心聯(lián)動(dòng)性能、動(dòng)態(tài)剛度檢測(cè)的相關(guān)性研究尚未完*。

但是這些通用的標(biāo)準(zhǔn)試件本身并不*具備現(xiàn)在航空薄壁零件的大部分特征，缺乏對(duì)航空薄壁零件薄壁、規(guī)律性可變化薄壁、懸臂特征與多個(gè)開(kāi)閉角轉(zhuǎn)換等幾何特征的理論研究，在零件幾何構(gòu)造、數(shù)控加工中心聯(lián)動(dòng)性能、動(dòng)態(tài)剛度與加工復(fù)雜度方面缺少充分地相關(guān)的理論研究因此,本文從現(xiàn)在通用的各種標(biāo)準(zhǔn)試件中總結(jié)對(duì)檢測(cè)加工中心特性產(chǎn)生巨大作用的幾何特征與型面特征，綜合考慮大量航空薄壁零件的特征，特征能夠體現(xiàn)的加工中心精度特性，待加工加工中心加工標(biāo)準(zhǔn)試件所能夠判斷出的加工中心特性，對(duì)檢測(cè)加工中心的精度將起到更加明確的理論研究，對(duì)于帶動(dòng)和提升我國(guó)加工中心工業(yè)水平具有重要的戰(zhàn)略意義^M。

1 “X "形新型航空薄壁標(biāo)準(zhǔn)試件的提出及設(shè)

計(jì)方法

本文在深入總結(jié)以上幾種常用標(biāo)準(zhǔn)試件的集合特征與型面特征，從大量常用的航空薄壁零件的幾何特征與型面特征進(jìn)行歸納，進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)與構(gòu)造，設(shè)計(jì)出“X"形新型航空薄壁標(biāo)準(zhǔn)試件“\ "形新型航空薄壁標(biāo)準(zhǔn)試件具有以前大部分標(biāo)準(zhǔn)試件的主要幾何特征與型面特征，參考目前航空零件的主要特征，構(gòu)思出全新的航空標(biāo)準(zhǔn)件的幾何特征與型面特征。待加工加工中心通過(guò)加工“X"形件，從“X"形標(biāo)準(zhǔn)試件的加工精度，通過(guò)“X"形件加工精度與待加工加工中心精度的映射關(guān)系可以更好的判斷加工中心的多軸聯(lián)動(dòng)精度、動(dòng)態(tài)剛度特性，能夠反映出待加工數(shù)控加工中心對(duì)于航空薄壁零件的加工特性。

1.1 “X"形新型航空薄壁標(biāo)準(zhǔn)試件簡(jiǎn)介

“X"形新型航空薄壁標(biāo)準(zhǔn)試件的幾何構(gòu)造如圖1所示，首先在中、下三個(gè)平面經(jīng)過(guò)給定的24個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)分別構(gòu)建一條“-X "形二階樣條曲線(xiàn)，在上平面上構(gòu)造圓，在中、下平面上通過(guò)上下兩條樣條曲線(xiàn)構(gòu)造直紋面，其次在上中兩個(gè)平面上的曲線(xiàn)進(jìn)行三維抽樣就可以構(gòu)造出三維模型的A面，然后再在上、中、下三個(gè)平面構(gòu)造偏置2 mm的與原來(lái)一樣的樣條曲線(xiàn)，同樣的方法構(gòu)造出模型的B面，后在A面上拉伸出來(lái)兩個(gè)圓柱孔，再加上矩形基座，這樣就形成“X "形新型航空薄壁標(biāo)準(zhǔn)試I-整個(gè)三維模型分為A、B兩面，每一個(gè)型面又分為上下兩層如圖2所示。而且“\ "形新型航空薄壁標(biāo)準(zhǔn)試件在幾何型面上具有很大的優(yōu)勢(shì)。（I )_A、B面的下層直紋面在基座平面的投影是不重合的，而是相互交叉形成扭曲角，直紋面下緣在基座平面上成“X"形非均勻變化走向，A面上層則形成復(fù)雜且對(duì)稱(chēng)的變化的型面。（2) AB面形成壁厚從1 liim?4 mm的非均勻變化薄壁厚度。

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結(jié)束語(yǔ)：

本文通過(guò)設(shè)計(jì)、分析、加工與檢測(cè)“x "形新型航空薄壁試件,分析其結(jié)構(gòu)特征與加工中心加工性能的映射關(guān)系，研究與驗(yàn)證了該標(biāo)準(zhǔn)試件_系列幾何結(jié)構(gòu)與剛度特性,提出驗(yàn)證零件加工難度系數(shù)，彌補(bǔ)目前標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)中存在的部分缺陷，能夠較大范圍內(nèi)提高加工中心綜合精度檢測(cè)的全面性、準(zhǔn)確性與有效性_：

¹⁾ 結(jié)合航空航天類(lèi)企業(yè)的加工零件特征，從懸臂、薄壁、曲面等特征構(gòu)建了 “X "形新型航空薄壁試件的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)件特征與加工中心加工性能的映射關(guān)系，綜合設(shè)計(jì)了基于加工中心精度檢測(cè)的航空薄壁標(biāo)準(zhǔn)件,,

²⁾ 提出了基于“X"形標(biāo)準(zhǔn)件的加工復(fù)雜度系數(shù)指標(biāo)，通過(guò)犾取特征加工剛度和平均值A/v可以科學(xué)評(píng)價(jià)X件抵抗變形的能力，該系數(shù)越小，能力越弱，加工復(fù)雜度越高《動(dòng)態(tài)剛度和平均值AC以成功預(yù)測(cè)和評(píng)估薄壁件的加工復(fù)雜度，

³⁾ 研究及驗(yàn)證了 “\ "形試件的開(kāi)閉角變化機(jī)理、“X "形試件的曲面曲率變化規(guī)律，結(jié)果證明本標(biāo)準(zhǔn)件能全面體現(xiàn)和覆蓋加工中心實(shí)際加工的各種復(fù)雜姿態(tài)，并更好地找到及匹配加工中心的動(dòng)態(tài)剛度缺陷.

'X"形航空薄壁試件的設(shè)計(jì)及在加工中心加工精度的驗(yàn)證在_定程度上體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)件檢測(cè)加工中心精度的有效性，彌補(bǔ)及改進(jìn)了目前國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)中存在的部分缺陷，基于本標(biāo)準(zhǔn)件與加工復(fù)雜度系數(shù)模型，能夠較大范圍內(nèi)提高加工中心綜合精度檢測(cè)的全面性、準(zhǔn)確性與有效性。但由于航空航天領(lǐng)域薄壁件加工種類(lèi)多，批量小的特點(diǎn)，需進(jìn)行大量的工程試驗(yàn)論證，在后續(xù)的工作中，將繼續(xù)與合作企業(yè)開(kāi)展更深層次的驗(yàn)證及改進(jìn)，以進(jìn)_步完善航空航天標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)及應(yīng)用₌形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)內(nèi)外通用型航空航天標(biāo)準(zhǔn)件。