数控机床在机质量检测系统的应用与创新

在过去几年，中国大量引进国外先进加工和检测设备，在硬件方面已经达到了较高的水平，解决了在机械加工制造领域中的硬件问题，继而引进的是先进的CAD/CAM系统，同时也带来了一部分CAM软件不能解决的问题。

如何寻求更高层次的高速、5轴技术呢？如何提高加工效率、编程质量、机床安全性、设备利用率和节约刀具成本等？针对这些问题，国际上出现了更先进的制造技术。例如，数控机床在线质量控制系统（OMV）和自适应加工（FS-FIXTURE）等。这些技术在空客、波音/麦道、GE航空、NASA、Hyde集团，以及Goodrich大量应用，而在国内仍然需要进一步引进消化。制造业的木桶原理同样存在，一个环节的落后，导致的结果将仍然是整体落后。

目前国内航空、兵器制造业和光学高精密制造存在的数控机床在线质量控制问题已经非常普遍。大家都在寻求一种有效的解决方案，那么使用原始CAD模型作为理论依据进行数控加工过程的产品质量控制，严格控制制造过程的相关尺寸精度公差、形位公差、过程余量与工艺评估调整等成为理想解决方案，本文从该项技术的应用领域实施方式进行了阐述。

“在机检测”（OMV）解决方案是一种在数控加工机床上使用的，用于自动化测量自由曲面和几何体的离线编程软件系统。采用在机检测航空航天制造企业用户可方便地在初加工和半精加工等阶段就很好地控制产品精度。在加工过程中，当零件没有被从数控机床上卸下来之前，做出制造过程中是否继续和是否返工等的“英明”的决定。通过对加工的每一个阶段监测被加工零件的质量，从而可节省大量的加工时间。它能够尽早地发现加工中出现的任何误差，并尽快地将其修正，从而极大地降低成本。

该系统选用高精度的Renishaw MP700测头系统和Delcam的在机检测软件Delcam Powerinspect OMV，测头MP300精度可以达到1~2μm，能够适用大多数精密零件的在线检测，Delcam Powerinspect OMV能方便快捷地完成加工模型样本和CAD原始数据之间的对比检测，它不仅是一个全能的检测专家，还能生成图文并茂、清晰易懂的检测报告。OMV系统也可进行脱机编程，预先生成检测数控程序，输入数控机床，并结合检测运动的仿真、碰撞和干涉检查，以减少在机检测的时间和工序。

OMV 在机检测系统，还能监控在任意加工工序阶段的工件质量情况，能及时发现并修改错误，从而节省大量的加工时间和加工成本。例如，它能精确地检测出粗加工之后各曲面的加工余量，而不用等到全部加工完成后才能发现加工过程中是否存在错误。OMV在机检测系统，还能监控在任意加工工序阶段的工件质量情况，能及时发现并修改错误，从而节省大量的加工时间和成本。在一些精密零件的制作过程中，往往会在最后的工序产生废品，那么及早发现问题，避免废品的出现显得尤为重要。

同样地，该系统也适用于测量任何加工失误造成的刀具或工件的损坏程度。

实现OMV数控机床在机检测，同样也能惠及那些应客户要求必须提供独立产品检测的公司。通过直接在数控机床上进行工件的初步检测，能及时发现并修改错误，避免直到产品运送给检测者后才发现错误的情况发生。

检测和制造理论数据必须要求统一，那么OMV采用和现代数字制造同样的理论依据CAD模型进行数据检测，同时输出必须的数据。另外，还有几个方面：

(1)零件质量检测：形位公差、曲面误差等；

(2)装配件的检测：装配误差检测、装具检测；

(3)优化调整指导：装配优化调整方案也可以充分采用，然后输出相同的数据，输出多种形式的检测报告，提供给工艺和制造体系的所有环节。
同时可以支持5轴机床，其主要优势在于能够在不需要重新装夹工件的情况下，检测任何倒勾形面情况。同样，它能检测到工件内部无法直接沿Z轴方向检测的特征的加工情况。例如，不同角度上的一系列孔，只需通过一个步骤就能检测完毕。此外，当检测较深的型腔或侧壁时，可以采用较短的探针，通过降低刀头位置靠近工件，并沿着曲面倾斜探针进行检测，评估整个零件的误差和形位公差。

采用OMV在机检测，受益最明显的是那些不具备检测能力的生产厂家。大多数企业为了检测一些大型零部件而花费巨额资金来配备专业设备，这样的情况是不切实际的。大多现代数控机床都配备了或可加上帮助工件装夹的测量装置。现在，这些数控机床如果配上PowerINSPECT的OMV模块，则仅需花费极小的额外费用即可使这些测量装置也具备检测能力。其脱机编制完整检测数控程序的功能，尽可能减少加工过程中发生操作中断的情况。同时进行更新的自适应加工（PS-FIXTURE）的前提也必须是设备具备检测功能，才能有效的实施自适应加工。