五轴CNC加工所采用的机床通常称为五轴机床或五轴加工中心。五轴CNC加工常用于航天领域,加工具有自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件和叶轮等。那么,下面小编总结一下五轴CNC加工完成后质量检测主要分为以下几个阶段:
外观检查阶段
表面粗糙度检查
这是外观检查的重要部分。通过触摸、光学显微镜或表面粗糙度仪来检测工件表面的微观几何形状误差。对于要求高精度的零件,如航空航天领域的零部件,表面粗糙度(Ra 值)可能要求在 0.8μm 以下。检查时,需在零件的不同位置进行测量,包括平面、曲面、边缘等,以确保整体表面质量符合设计要求。
例如,在加工模具时,模具型腔的表面粗糙度会直接影响产品的脱模性能和外观质量。如果表面过于粗糙,可能导致产品表面出现拉伤、划痕等缺陷。
形状完整性检查
检查工件的外形是否与设计模型一致,包括是否存在缺边、少角、变形等问题。通过目视观察或使用三维扫描仪,将加工后的工件与原始设计模型进行对比。对于复杂形状的工件,如叶轮、涡轮叶片等,三维扫描能够精确地检测出形状的微小偏差。
例如,在加工汽车发动机的叶轮时,叶片的形状和尺寸精度对于发动机的性能至关重要。任何形状上的偏差都可能导致叶轮的动平衡性能下降,影响发动机的效率和稳定性。
表面缺陷检查
查看工件表面是否有裂纹、砂眼、气孔、划伤等缺陷。可以使用放大镜、探伤设备(如磁粉探伤仪、超声波探伤仪等)进行检测。在加工金属结构件时,特别是焊接结构件,裂纹是一种严重的质量问题,探伤设备能够检测出表面和近表面的裂纹,确保工件的质量和安全性。
例如,在加工压力容器的零部件时,表面的任何微小裂纹都可能在使用过程中导致容器泄漏甚至爆炸,因此必须通过严格的探伤检测来排除隐患。
尺寸精度测量阶段
线性尺寸测量
使用卡尺、千分尺、高度尺等常规量具,测量工件的长度、宽度、高度、直径等线性尺寸。对于精度要求较高的尺寸,测量精度可达 ±0.01mm 甚至更高。在机械加工行业,很多零件的尺寸公差要求很严格,如精密轴承的内外径尺寸公差,必须精确控制在极小的范围内,以保证轴承的装配精度和旋转精度。
例如,在加工高精度的轴类零件时,轴的直径尺寸精度直接影响其与配合零件(如轴承、齿轮等)的装配质量。如果直径尺寸超差,可能导致装配过紧或过松,影响整个机械系统的性能。
形位公差测量
包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、平行度、垂直度、同轴度、对称度等形位公差的测量。这需要使用专业的测量工具和设备,如三坐标测量仪(CMM)、圆度仪等。例如,在加工机床导轨时,直线度是一个关键的形位公差指标,它直接影响机床刀具的运动精度。使用激光干涉仪可以精确测量导轨的直线度,确保其符合设计要求。
对于一些复杂的空间形位公差,如三维空间中的角度公差、位置公差等,五轴 CNC 加工后的检测难度较大,需要依靠先进的测量软件和设备进行精确测量。例如,在航空发动机叶片的加工中,叶片的扭曲角度和空间位置精度对于发动机的性能和可靠性有着至关重要的影响。
内部质量检测阶段
材料内部结构检查
对于一些对材料内部质量有严格要求的工件,如高性能合金钢制成的航空航天零部件或模具,需要采用金相显微镜来观察材料的金相组织。通过金相分析,可以检查材料的晶粒大小、分布以及是否存在内部缺陷(如夹杂物、偏析等)。
例如,在加工模具钢时,如果材料存在严重的碳化物偏析,会导致模具在使用过程中出现局部硬度不均匀、耐磨性下降等问题,影响模具的使用寿命。
内部缺陷探伤
除了外观表面探伤,还需要对工件内部进行探伤检测,尤其是对于大型、厚壁的结构件。例如,在加工大型锻件时,内部可能会出现缩孔、疏松等缺陷。可以使用超声波探伤、射线探伤(如 X 射线、γ 射线探伤)等方法,检测工件内部的缺陷位置、大小和性质。
这些探伤方法各有优缺点,超声波探伤适用于检测内部较深位置的缺陷,对面积型缺陷比较敏感;射线探伤能够直观地显示缺陷的形状,但设备成本较高,对操作人员有一定的辐射风险。在实际检测中,需要根据工件的具体情况选择合适的探伤方法。
性能检测阶段
机械性能测试
根据工件的用途,可能需要进行机械性能测试,如硬度测试、拉伸试验、冲击试验等。硬度测试可以使用洛氏硬度计、维氏硬度计等设备,测量工件表面或内部的硬度值。对于经过热处理的零件,硬度值是衡量其热处理质量的重要指标。
例如,在加工刀具时,刀具刃口的硬度直接影响其切削性能和使用寿命。通过拉伸试验和冲击试验,可以检测材料的强度和韧性,这对于承受动态载荷的机械零件(如汽车的悬挂部件、发动机的连杆等)非常重要。
功能性能测试
如果工件是一个具有特定功能的部件,如机械传动部件(齿轮、蜗轮蜗杆等),需要进行功能性能测试。对于齿轮,可以在专用的齿轮检测设备上测试其传动精度、齿面接触斑点、噪音等性能指标。
例如,在汽车变速器的齿轮加工完成后,通过模拟实际工况的台架试验,检测齿轮的传动效率、换挡平顺性和承载能力等,以确保其能够满足汽车的使用要求。