基于Delcam OMV 在机检测技术的航空航天产品数控加工技术

 

纵观国内主要表现为：军工制造系统硬件装备虽然达到了较高水平，但在真正高精度制造水平上依然存在较大差距；对高技术手段，企业有较高的认同度，就国内信息化而言，由于企业现有软件及信息系统的过度排他性，而导致较多高精密制造技术被距门外；企业的软件仅仅作为初始的软件工具在使用，而谈不上真正意义的软装备，要提升软件工具作为企业的软装备还有很长的一段路要走；真正走出去引进来，打破制约发展和观念保守；避免与国外同样的硬件、软件环境，而制造效率和精度天壤之别的情况发生。

 

 

下面就基于数控加工质量控制缺环的解决、数控加工自适应技术、数控机床工艺精度检测等技术，以及基于Delcam在机检测技术实现工艺和质量自动化分别进行初步探讨。

 

 

随着航空航天企业制造需求的提高，对加工精度和质量稳定性的要求很高，数控加工过程质量检测也得到了越来越多的企业重视。某航空企业在零件制造过程中，其数控加工过程的工序间要到计量中心进行检测，而机床停机待检，数控机床到三坐标，然后返回数控机床，这样多次反复，确定下一道工序是否进行；而零件最终到终检仍然是废品。分析问题原因，在于较多的环节都存在脱控。

 

 

在制造过程中，零件在数控机床和企业计量中心CMM之间反复周转。为避免周转过程及零件返回数控机床找正定位，以及出现应力变形、CMM检测错误等可能存在的风险，采用在机检测技术(Delcam OMV)可有效地避免在数控加工过程中存在的风险及无价值成本的产生。为此，我们可以提出以下问题：

 

● 搬运工件到三坐标测量机的成本？超大型工件如何搬运？

● 成本多少？

● 复杂形状零件如何装夹？

● 如何知道机床正在加工废品？

● 返修零件装夹的时间成本？

● 机床停滞时间成本是多少？

● 抽检中发现问题，其他工件质量是可靠的吗？

● 增加抽检密度要增加多少时间成本与人力成本？

● 整条加工工序各环节的产品质量如何保证？零件待检的时候，机床停滞造成多少成本浪费？

 

针对在机质量控制技术而言，不仅仅需要机床有测头，并且需要具备针对检测数据的分析能力，那么机床拥有测头，是否符合在机检测标准呢？回答是否定的。在机检测要具备：依托设计的CAD模型，进行不脱离制造理论模型的检测数据比对，同时要具备模型制造质量分析，并能将中间检测结果存储到企业管理信息系统中的在线数据采集功能，拥有完善的数据检测报告，让数控加工过程数据具备可追溯性，OMV是解决数控加工过程质量控制的重要工具，弥补传统数控制造工艺的质量控制盲点、缺环。在机检测数据针对批量零件具备输出SPC数据的能力，能有效地在零件量产的过程中提供详细的质量控制数据。

 

在机检测技术是基于数控系统完成的，由PowerlNSPECT编写数控机床能够执行的检测程序，并进行碰撞干涉检查。对数控机床而言，其主要功能用于处理数控加工质量，要求不能对系统做改造，采用数控机床本身的代码来实现在机检测，并输出检测结果，同时可以支持五轴机床。

 

 

加工过程质量控制零件装夹状态或是否已经找正，目前大多数航空航天制造企业并不能做到对零件装夹的信息化数据进行控制和追溯，零件报废原因也许在零件装夹过程已经出现问题。基于Delcam在机检测技术的航空航天产品数控加工质量自动化，是在最大限度地减少人为因素，采用数字化手段，让数控加工从装夹到数控制造过程的质量控制完全处于掌控之中。

 

 

数控加工技术的发展是以改变工艺人员工艺思路为主要表现形式。自适应加工技术，同样会颠覆传统工艺中零件投产前夹具先行的传动工艺模式，而采用"无夹具制造"工艺系统，或者称为数字化装夹、智能装夹。这里的自适应加工顾名思义可以理解为，对在数控机床上任意放置的工件，通过数控机床具备的在机检测功能，通过数字化手段对零件进行检测，获得定位数据，而根据零件当前状态调整数控加工程序进行加工，这对于复杂的、无传统找正特征的零件更具优势；另外，铸造凸凹不平(需要"借料")，余量不均匀；复杂3D零件，没有直边/孔系可供找正(例如：锻造叶片；型面部分修复/焊接特征找)；修复和翻新，需要找正的一部分不能从实际的CAD模型，需要零件通过相关曲面找正；大型工件等在设备上移动找正困难的零件等，如果采用自适应加工技术，可有效地提高生产自动化能力。

 

下面以Delcam实施过的某飞机制造企业战斗机前翼工艺自动化和质量自动化案例进行探讨。战斗机机翼前面的小翼面称为前翼或鸭翼，前翼可以像水平尾翼那样起着俯仰操纵和平衡的作用操作飞机的飞行状态，如俯仰、翻滚等，保持飞机在扰动气流中的飞行平衡，并能产生部分升力。飞机制造过程中，初期以能升空、稳定飞行、机动能力和基本性能为主要指标，随着飞机长时间动力参数优化需求，质量稳定性需求的提高，需要改善较多的关键部件的制造工艺。本案例提到的战斗机机翼的质量自动化工艺改进，并非该企业过去不能制造该前翼，然而对制造效率和质量稳定性的需求，随着数控制造技术的提高，我们的航空制造业企业必须予以重视。

 

对于该战斗机机翼的工艺质量稳定性案例，我们首先从装夹方式进行讨论，传统工艺需要为该零件定制3套专用夹具，这个零件制造要重复装夹6次才可以完成，并且可能会存在以下工艺缺陷：工件变形严重；机床也许正在加工废品，而不被发现，量产零件谈不上精度和一致性，停机、修改工艺、效率低下浪费大量时间；大量的辅助装夹和夹具准备；可操纵性差；非常高的制造成本；非常差的工艺稳定性。

 

改进的工艺是基于方案具备"标准能被复制"而开展工作：零件装夹减少到两次；减少变形；数字化在机检测和自适应技术让废品出现几率变为"零"；高精度保证、一致性保证；减少和避免停机；较少的工艺步骤；减少局部处理过程；大幅节约费用；全部的制造过程可控，而实现STABLEPROCESS(稳定的作业处理过程)。

 

作为工艺自动化制造和质量控制系统，具有以下主要功能：

 

首先根据需要定义工件的零件号和制造信息，具备零件制造过程控制和质量可追溯性。自适应加工系统规划数控机床检测路径，并在数控机床上运行。产生一个自适应结果。输出一个自适应加工结果。对结果数据进行分析，并进行误差评估。检查结果，并输出和自适应调整数控加工代码或数控机床参数。

 

 

作为数控加工工艺技术人员，在编写和安排数控工艺前，对于数控机床的工艺精度，是否适合加工当前工件，大多数时候我们的工艺技术人员并不具备这样的数据，而这些数据是高精密加工所必须知道的。对于该功能这里不做展开论述，仅仅做简要介绍，以供数控工艺技术人员参考。对上例中自适应加工方案中，数控床精度检测采用 PowerlNSPECT NC Checker，能够提供快速、简便的机床及探测系统精度检测方法，可快速检测和报告机床和其探测系统的运行状态，用来在加工开始前确认机床和其探测系统精度，以及生产过程中检测因加工运作如磨损或温度变化而造成的任何机床精度改变，为您加工出高质量、高精度零件提供保障和信心。软件适用于范围广泛的常用机床的在机检测。

 

 

 

基于数控机床在机检测技术可以有更深人的高精密和质量自动化的拓展应用，以解决我们航空航天制造业的关键技术难题。综上所述，对在国外有应用的先进技术，我们可以博览、更要细观，或从整机产品终端性能找差距，从细微处人手，了解其应用背景和领域等，同时更需要我们具备丰富航空航天产品制造经验的工艺技术人员对新技术窥而不弃，择其要而人，取其精而拓，从根本上把我们的软件工具上升为具备更大生产力的软件装备。信息化是多学科知识的积累，专业的软件解决专业的问题，企业信息化多平台演变是不变的趋势。信息化环境包括企业自我开发、商品化信息管理系统、专业领域单元信息化系统等。而本文提到的在机检测和自适应加工技术是单元信息化且具备前瞻性的新技术在未来将有着良好的应用前景。