在競(jìng)爭(zhēng)激烈的航空制造市場(chǎng)的推動(dòng)下，利用五軸機(jī)床固有的補(bǔ)償功能配合精度球、千分表、宏程序和橢圓試塊可實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的五軸動(dòng)態(tài)檢測(cè)。功能為的簡(jiǎn)稱(chēng)，又名刀具自動(dòng)補(bǔ)償功能，原理是通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)五軸旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到裝刀點(diǎn)的距離＋實(shí)際的刀具長(zhǎng)度（見(jiàn)圖３）進(jìn)行多角度空間數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)將編程控制點(diǎn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際刀具切削接觸點(diǎn)的過(guò)程。
圖1 ＲＴＣＰ原理示意圖
五軸機(jī)床必須依據(jù)ＲＴＣＰ功能才能正確地進(jìn)行多軸聯(lián)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)，假設(shè)忽略機(jī)械硬件的誤差問(wèn)題五軸機(jī)床的實(shí)際運(yùn)行軌跡和計(jì)算機(jī)編程（ＣＡＭ）的ＮＣ代碼軌跡完全一致，所以將功能納入檢測(cè)方案中目的就是動(dòng)態(tài)檢測(cè)時(shí)能完全準(zhǔn)確地追蹤五軸聯(lián)動(dòng)時(shí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的理論軌跡，精準(zhǔn)快速地達(dá)到檢測(cè)目的。
具體實(shí)施方案如下：
1） 調(diào)整五軸機(jī)床靜態(tài)精度（靜態(tài)精度為動(dòng)態(tài)精度的基礎(chǔ)），此項(xiàng)調(diào)整周期用時(shí)很長(zhǎng)通常在年度二級(jí)保養(yǎng)時(shí)已測(cè)繪補(bǔ)償?shù)轿唬趧?dòng)態(tài)檢測(cè)前只需對(duì)主軸圓跳動(dòng)、Ｘ／Ｙ／Ｚ／Ａ／Ｃ軸的反向間隙和Ｃ軸極限回轉(zhuǎn)誤差用百分表進(jìn)行復(fù)測(cè)不再運(yùn)用激光干擾器進(jìn)行精度調(diào)整。
2）定制 φ ８０ｍｍＲ４０ｍｍ的測(cè)量球（見(jiàn)圖４），要求球形直徑和圓度公差≤０.００５ｍｍ，表面粗糙度值Ｒａ＜０.８μｍ，鏡面，避免硬件誤差對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果的影響。
圖2 測(cè)量球
3）利用精度標(biāo)準(zhǔn)棒校對(duì)五軸頭固定旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償值（見(jiàn)圖５），此數(shù)值在機(jī)床出廠時(shí)已經(jīng)測(cè)繪輸入?yún)?shù)表，由于機(jī)床在長(zhǎng)時(shí)間使用和維修過(guò)程中可能會(huì)造成補(bǔ)償值的變化，所以校對(duì)其值的正確性是必須的。
圖3 校對(duì)五軸頭固定旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償值
如圖５所示以標(biāo)準(zhǔn)棒中心設(shè)立坐標(biāo)系，將千分表按圖放置，以標(biāo)準(zhǔn)棒最大外徑壓表０.１ｍｍ～后刻度歸零（壓表過(guò)程中注意排除Ｘ軸機(jī)械間隙）；手動(dòng)移動(dòng)Ｘ軸至安全位置，如圖所示旋轉(zhuǎn)Ａ軸至90度后再將主軸端面壓表對(duì)零這時(shí)Ｘ軸在設(shè)定坐標(biāo)系中的位移值即為實(shí)測(cè)值；計(jì)算五軸頭補(bǔ)＝實(shí)測(cè)值－標(biāo)準(zhǔn)刀長(zhǎng)（150ｍｍ）－標(biāo)準(zhǔn)棒半徑（25ｍｍ）。注意：在頭補(bǔ)復(fù)測(cè)時(shí)應(yīng)全程取消五軸刀具補(bǔ)償功能。
圖4 五軸頭補(bǔ)測(cè)量示意
4）實(shí)施ＲＴＣＰ動(dòng)態(tài)檢測(cè)，首先設(shè)置動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，如圖７所示要使千分表在固定不動(dòng)的情況下表頭接觸點(diǎn)在 φ ８０ｍｍＲ４０ｍｍ半球外形上弧線運(yùn)動(dòng)，只能選擇旋轉(zhuǎn)點(diǎn)作為運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn)因此先手動(dòng)找到Ｂ點(diǎn)后再偏置至Ａ點(diǎn)設(shè)立檢測(cè)坐標(biāo)系。
圖5 設(shè)立檢測(cè)坐標(biāo)系
參照?qǐng)D７將刀具實(shí)際補(bǔ)償值減短一個(gè)球頭半徑值（４０ｍｍ）作為檢測(cè)程序運(yùn)行時(shí)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償（Ｄ０１）值，運(yùn)行檢測(cè)宏程序?qū)ξ遢S機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度進(jìn)行多角度多軸聯(lián)動(dòng)檢測(cè)（見(jiàn)圖８）宏程序如下。
N1 #1=90
N2 #2=45
N3 TROFOOF
N4 M06 T01 D01
N5 G0 A0 C0
N6 TRAOTI
N7 G90 G54 G01 Z100 F5000
N8 X0 Y0
N9 Z0
N10 M01
N11 G01 A=#1 F1000
N12 A=-#1
N13 A0
N14 M01
N15 C=#1
N16 A=#1 F1000
N17 A=-#1
N18 A0
N19 M01
N20 C=-#1
N21 A=#1 F1000
N22 A=-#1
N23 A0
N24 C0
N25 M01
N26 C=#2
N27 G01 A=#1 F1000
N28 A=-#1
N29 A0
N30 M01
N31 C=-#2
N32 A=#1 F1000
N33 A=-#1
N34 A0
N35 M01
……
圖6 五軸機(jī)床動(dòng)態(tài)精度檢測(cè)
5）對(duì)五軸動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)比分析動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果和試切件三坐標(biāo)計(jì)量結(jié)果，誤差重合率達(dá)96%～98%以上，實(shí)踐驗(yàn)證五軸動(dòng)態(tài)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可行性。