CN109238198A - 获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种快速获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，包括以下步骤：A、在同一批批量加工的同种曲面零件中选取任意其中一零件作为待测零件；B、对该待测零件上所有的曲面区域进行检测，获得测量数据，与对应理论测点相对比，得到该待测零件的各个测点的加工误差；C、利用经验模态分解法将加工误差分解为系统误差和随机误差，对系统误差进行分析，找到系统误差的最大值，并确定系统误差的最大值所在区域，该区域即为加工误差最大值区域；D、对于该批的其他所有待测零件上的加工误差最大值区域进行检测，与对应理论测点相对比，得到各个待测零件的加工误差最大值区域上各个测点的加工误差，其中的最大值即为该零件的加工误差最大值。该方法克服现有技术的缺陷，具有效率高、准确率高的特点。

Description

获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法
技术领域
本发明涉及零件误差测量领域，具体涉及一种获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法。
背景技术
随着现代技术的高速发展，曲面的应用越来越广泛，同时现代制造业对其提出了更高的精度检测要求。曲面的数控加工精度受很多因素影响，如工艺系统的制造误差、机床变形、振动误差、刀具尺寸误差及机床的热变形误差、编程误差和加工方法引起的误差等等，主要可分为系统误差与随机误差。在获取大批量零件最大加工误差时，现有方法通常采用逐个检测或是抽样检测的方案，逐个检测效率低、成本高，而抽样检测则存在较大的误差。
发明内容
本发明旨在提供一种获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，该方法克服现有技术的缺陷，具有效率高、准确率高的特点。
本发明的技术方案如下：
一种获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，包括以下步骤：
A、在同一批批量加工的同种曲面零件中选取任意其中一零件作为待测零件；
B、对该待测零件上所有的曲面区域进行检测，获得测量数据，与对应理论测点相对比，得到该待测零件的各个测点的加工误差；
C、利用经验模态分解法将加工误差分解为系统误差和随机误差，对系统误差进行分析，找到系统误差的最大值，并确定系统误差的最大值所在区域，该区域即为加工误差最大值区域；
D、对于该批的其他所有待测零件上的加工误差最大值区域进行检测，与对应理论测点相对比，得到各个待测零件的加工误差最大值区域上各个测点的加工误差，其中的最大值即为该零件的加工误差最大值。
优选地，所述的步骤B中，采用高精度三坐标测量机对该待测零件上所有的曲面区域进行检测；
所述的步骤D中，采用高精度三坐标测量机对该批的其他所有零件上的加工误差最大值区域进行检测。
优选地，
所述的步骤C中，系统误差通过经验模态分解法得到分解函数如下：
其中：ci(t)＝c1(t),c2(t),…,cn(t)；i＝1,2,...n，ci(t)为固有模态函数部分，rn(t)为趋势项部分；
所述的自相关分析法具体为：
将固有模态函数部分的各个子函数分别与原始信号进行相关系数计算，将相关系数大于阈值的子函数作为周期信号；
相关系数ρxy计算公式为：
所述的频谱图分析法具体为：根据各作为周期信号子函数的频谱图判断其周期性系统误差，频谱图中的幅值变化范围即为该子函数的周期性系统误差范围，周期性系统误差范围中的最大值即为该子函数的系统误差的最大值。
优选地，所述的系统误差的最大值所在区域是指在误差投影平面中，以周期性系统误差最大值对应测点为圆心，5-10mm为半径的圆形区域。
本发明通过自相关分析方法与经验模态分解法(EMD)求解同批次零件中任一零件的系统误差，从而确定系统误差最大的区域，为后续同批次其余零件的最大误差求解打下基础；本发明另一核心发明点在于利用了下述规律：在相同的加工条件下，同批次生产的曲面零件的加工误差具有一定的重复性，加工误差中的系统误差是相同的。从而将求加工误差最大区域转换为求系统误差的最大区域，进而得到该批次零件最大加工误差对应的区域，对其余零件的该区域进行误差测量则可以极大地提高曲面零件的检测效率，缩短检测时间。
附图说明
图1为本发明获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法流程示意图；
图2为本实施例的待测零件加工误差分布图；
图3为本实施例的待测零件系统误差分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，包括以下步骤：
A、在同一批批量加工的同种曲面零件中选取任意其中一零件作为待测零件；
B、对该待测零件上所有的曲面区域进行检测，获得测量数据，与对应理论测点相对比，得到该待测零件的各个测点的加工误差；
采用高精度三坐标测量机对该待测零件上所有的曲面区域进行检测；
C、利用经验模态分解法将加工误差分解为系统误差和随机误差，对系统误差进行分析，找到系统误差的最大值，并确定系统误差的最大值所在区域，该区域即为加工误差最大值区域；
所述的步骤C中，系统误差通过经验模态分解法得到分解函数如下：
其中：ci(t)＝c1(t),c2(t),…,cn(t)；i＝1,2,...n，ci(t)为固有模态函数部分，rn(t)为趋势项部分；
所述的自相关分析法具体为：
将固有模态函数部分的各个子函数分别与原始信号进行相关系数计算，将相关系数大于阈值的子函数作为周期信号；
相关系数ρxy计算公式为：
所述的频谱图分析法具体为：根据各作为周期信号子函数的频谱图判断其周期性系统误差，频谱图中的幅值变化范围即为该子函数的周期性系统误差范围，周期性系统误差范围中的最大值即为该子函数的系统误差的最大值；
D、对于该批的其他所有待测零件上的加工误差最大值区域进行检测，与对应理论测点相对比，得到各个待测零件的加工误差最大值区域上各个测点的加工误差，其中的最大值即为该零件的加工误差最大值；
其中使用高精度三坐标测量机对该批的其他所有零件上的加工误差最大值区域进行检测；
所述的系统误差的最大值所在区域是指在误差投影平面中，以周期性系统误差最大值对应测点为圆心，5mm为半径的圆形区域。
本实施例中，经验模态分解法采用文献1中的方法，文献1：“基于FastICA改进EMD的算法研究，付春等，辽宁石油化工大学学报，第37卷第5期，第67-70页”；如图2、3所示分别为待测零件加工误差分布图与系统误差分布图，系统误差最大值点位于x＝50.5mm,y＝35.9mm处，系统误差最大值为0.144mm。

Claims (5)

1.一种快速获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，其特征在于包括以下步骤：
A、在同一批批量加工的同种曲面零件中选取任意其中一零件作为待测零件；
B、对该待测零件上所有的曲面区域进行检测，获得测量数据，与对应理论测点相对比，得到该待测零件的各个测点的加工误差；
C、利用经验模态分解法将加工误差分解为系统误差和随机误差，对系统误差进行分析，找到系统误差的最大值，并确定系统误差的最大值所在区域，该区域即为加工误差最大值区域；
D、对于该批的其他所有待测零件上的加工误差最大值区域进行检测，与对应理论测点相对比，得到各个待测零件的加工误差最大值区域上各个测点的加工误差，其中的最大值即为该零件的加工误差最大值。
2.如权利要求1所述的快速获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，其特征在于：
所述的步骤B中，采用高精度三坐标测量机对该待测零件上所有的曲面区域进行检测；
所述的步骤D中，采用高精度三坐标测量机对该批的其他所有零件上的加工误差最大值区域进行检测。
3.如权利要求1所述的快速获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，其特征在于：
所述的步骤C具体为：
利用经验模态分解法将加工误差分解为系统误差和随机误差，然后继续利用经验模态分解法将系统误差分解为固有模态函数部分以及趋势项函数部分，采用自相关分析方法对固有模态函数部分进行分析得到周期信号，最后利用频谱图分析法获取周期性系统误差；确定周期性系统误差最大值所在的局部区域，作为加工误差最大值区域。
4.如权利要求3所述的快速获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，其特征在于：
所述的步骤C中，系统误差通过经验模态分解法得到分解函数如下：
其中：ci(t)＝c1(t),c2(t),…,cn(t)；i＝1,2,...n，ci(t)为固有模态函数部分，rn(t)为趋势项部分；
所述的自相关分析法具体为：
将固有模态函数部分的各个子函数分别与原始信号进行相关系数计算，将相关系数大于阈值的子函数作为周期信号；
相关系数ρxy计算公式为：
所述的频谱图分析法具体为：根据各作为周期信号子函数的频谱图判断其周期性系统误差，频谱图中的幅值变化范围即为该子函数的周期性系统误差范围，周期性系统误差范围中的最大值即为该子函数的系统误差的最大值。
5.如权利要求1所述的快速获取批量加工的曲面零件的最大加工误差的方法，其特征在于：
所述的系统误差的最大值所在区域是指在误差投影平面中，以周期性系统误差最大值对应测点为圆心，5-10mm为半径的圆形区域。
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