ISO 10791 第七部分定義了兩種類型的精加工試件，每種類型有兩種規(guī)格尺寸。第一種試件用于評(píng)定定位精度和輪廓誤差，以檢驗(yàn)加工中心的幾何特性。第二種試件用于檢測兩次間隔面銑削過程中是否存在接刀痕，用于評(píng)價(jià)機(jī)床 Z 軸精度是否一致。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/2917.html

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NAS 979 公布了一種用于檢測五軸加工輪廓精度的圓錐臺(tái)試件。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/2917.html

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德國生產(chǎn)協(xié)會(huì)也發(fā)布了多種用于評(píng)價(jià)機(jī)床加工精度的測試試件，其中包括可用來檢測五軸機(jī)床加工精度的兩種類型測試試件。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/2917.html

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經(jīng)過多年發(fā)展，國際上出現(xiàn)了多種用于檢測機(jī)床精度的測試試件，大部分檢測元素都與 ISO 標(biāo)準(zhǔn)相似。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/2917.html

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然而，無論是三坐標(biāo)測試件還是五座標(biāo)測試件，都是用來評(píng)定機(jī)床加工精度是否符合設(shè)計(jì)和驗(yàn)收要求的測試試件，都無法進(jìn)行機(jī)床最大切削能力的測試和評(píng)定。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/2917.html

切削能力的測試試件

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具體結(jié)構(gòu)如下 ：由第一測試區(qū) 1 的作業(yè)面是位于水平方向的臺(tái)階面，水平方向的臺(tái)階面的各階梯高度差一致，階梯寬度一致，階梯長度逐級(jí)遞增 ；第二測試區(qū)2與第一測試區(qū)1相鄰，第二測試區(qū) 2 的作業(yè)面為一個(gè)位于水平方向的傾斜面 ；第三測試區(qū) 3 垂直于第一測試區(qū)1，第三測試區(qū) 3 的作業(yè)面是位于垂直方向的臺(tái)階面，垂直方向的臺(tái)階面高度差一致，階梯寬度一致，階梯長度從上至下逐級(jí)遞減，第四測試區(qū) 4 垂直于第二測試區(qū) 2，第四測試區(qū) 4 的作業(yè)面為垂直方向的平面，在各測試區(qū)域之間設(shè)有退刀槽 7、8、9、10、11、12，第一測試區(qū)1所在的水平面與第三測試區(qū)3所在的垂直面之間設(shè)有隔離區(qū)臺(tái)階6，在第二測試區(qū) 2 所在的水平面與第四測試區(qū) 4 所在的垂直面之間設(shè)有隔離區(qū)臺(tái)階 5。

測試樣件加工方法 該試件由 120×120×100mm 的 7075 航空鋁合金試料加工而成。具體加工工序如下 ：選用 120×120×100mm 試料，在確保各平面都具備作為加工基準(zhǔn)的條件下，以底面為基準(zhǔn)，在試料一角加工出圖 1 中第四測試區(qū) 4 和第三測試區(qū) 3 的頂面臺(tái)階 5、6，以及第一測試區(qū) 1 和第二測試區(qū) 2 之間的退刀槽 7，采用逐層面銑削方式每間隔 10mm 深度加大 1mm 加工出第一測試區(qū) 1 的臺(tái)階面 ；以面 13 為基準(zhǔn)加工退刀槽 8 ；如圖 2 所示，以面 15 為基準(zhǔn)加工退刀槽 9、10，以逐層面銑削方式每間隔 10mm 深度加大 1mm 加工出第三測試區(qū) 3 的臺(tái)階面 ；

如圖 3 所示，以面 16 為基準(zhǔn)，應(yīng)用直徑為 10mm 的立銑刀全寬加工出退刀槽 11、12，以側(cè)銑方式加工出第二測試區(qū) 2 的傾斜作業(yè)面。第二測試區(qū) 2 的垂直方向的平面作為第四測試區(qū) 4的作業(yè)面。外連傳感器增加制造系統(tǒng)成本，使用測力儀等裝置裝夾工件又會(huì)降低工件和夾具的整體剛度，更易產(chǎn)生顫振。此方法可以在不應(yīng)用加速度傳感器和振動(dòng)測試系統(tǒng)的前提下，通過直接切削試驗(yàn)在測試樣件不同作業(yè)區(qū)按如下切削方法，直觀獲得穩(wěn)定切削和不穩(wěn)定切削的參數(shù)范圍和臨界穩(wěn)定區(qū)域。若條件允許，利用振動(dòng)（加速度）傳感器進(jìn)行輔助測試，有助于辨識(shí)切削振幅、振動(dòng)頻率等參數(shù)，幫助分析機(jī)床的切削能力，獲得更好的效果。

2. 切削試驗(yàn)方法 ：

第一次裝夾，第一測試區(qū)，如圖3所示，其中17是單方向加速度傳感器，18是刀柄，19 是銑刀，20 是加速度傳感器信號(hào)線 ：銑刀直徑 ：10mm~20mm ；主軸轉(zhuǎn)速 ：機(jī)床最高轉(zhuǎn)速的 50%-70% ；進(jìn)給方向 ：由左至右 ；每齒進(jìn)給量 ：0.05mm/z ；徑向切深 ：1mm ； 軸向切深 ：初始軸向切深 1mm，沿水平方向進(jìn)給，經(jīng)過每階梯長度 10mm，切深增加1mm，最終軸向切深 12mm ； 銑削方式 ：主軸正轉(zhuǎn)，逆銑，側(cè)銑。

第二測試區(qū) ： 第二測試區(qū)加工分為兩個(gè)部分。第一部分，如圖 4 所示，主軸正轉(zhuǎn)，逆銑，側(cè)銑。通過與第一測試區(qū)相同的側(cè)銑方式完成軸向切深由淺到深的連續(xù)變參數(shù)顫振試驗(yàn) ； 銑刀直徑 ：10mm~20mm ；主軸轉(zhuǎn)速 ：機(jī)床最高轉(zhuǎn)速的 50%-70% ； 進(jìn)給方向 ：由右至左 ；每齒進(jìn)給量 ：0.05mm/z ；徑向切深 ：1mm ；軸向切深 ：初始軸向切深 1mm，沿水平方向，經(jīng)過斜面?zhèn)让嬷饾u增加，最終軸向切深 12mm。第二部分，變厚度變轉(zhuǎn)速端銑切削試驗(yàn)。利用銑刀端面在第二測試區(qū) 2 斜面上由退刀槽 7 開始向面 15 所在平面方向變轉(zhuǎn)速逐行切削斜面，連續(xù) 6 次，形成變轉(zhuǎn)速 - 切深加工表面 21，

如圖 7 所示，直至距離面 15 剩余近 5mm 停止切削，以保留第二測試區(qū) 2 第一部分切削時(shí)獲得的變厚度加工側(cè)表面。銑刀直徑 ：6mm ；主軸轉(zhuǎn)速 ：機(jī)床由 1000rpm，每隔一行增加 1000rpm，共六行，最終 6000rpm ；切削進(jìn)給方向 ：由右至左 ；每齒進(jìn)給量 ：0.05mm/z ； 步距進(jìn)給方向 ：由槽 7 向槽 5 方向 ； 徑向切深（步距）：全寬 6mm ；軸向切深 ：初始軸向切深 1mm，逐漸增加，最終軸向切深 12mm ； 銑削方式 ：正轉(zhuǎn)，對(duì)稱銑，槽銑。第二次裝夾，第三測試區(qū)，

如圖 5 所示 ：銑刀直徑 ：10mm~20mm ； 主軸轉(zhuǎn)速 ：機(jī)床最高轉(zhuǎn)速的 50%-70% ； 進(jìn)給方向 ：由左至右 ；每齒進(jìn)給量 ：0.05mm/z ； 徑向切深 ：徑向初始切深 0mm，每 10mm 進(jìn)給切深增加 1mm。軸向切深 ：1mm ；銑削方式 ：正轉(zhuǎn)，逆銑，側(cè)銑。第三次裝夾，第四測試區(qū)，

如圖 6 所示 ：銑刀直徑 ：10mm~20mm ； 主軸轉(zhuǎn)速 ：機(jī)床最高轉(zhuǎn)速的 10%-100%，每 10mm 進(jìn)給主軸轉(zhuǎn)速增加 10% ；進(jìn)給方向 ：由左至右 ；每齒進(jìn)給量 ：0.05mm/z ；徑向切深 ：1 mm ； 軸向切深 ：5 mm ；銑削方式 ：正轉(zhuǎn)，逆銑，側(cè)銑。

3. 測試結(jié)果的分析與評(píng)定

在不分析振動(dòng)傳感器 17 測得的振動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)，單由第一、二、三、四測試區(qū)銑刀側(cè)刃加工表面分別可識(shí)別出在某一切深和切寬下發(fā)生顫振時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速、在某一轉(zhuǎn)速和切寬下發(fā)生顫振的切削深度、以及在某一轉(zhuǎn)速和切深下發(fā)生顫振的切削寬度。

在一次裝夾進(jìn)行第二測試區(qū)的第二部分變軸向切深和轉(zhuǎn)速試驗(yàn)時(shí)，可以在不借助外部設(shè)備的條件下，通過直接銑削加工找出發(fā)生顫振的轉(zhuǎn)速 - 切深匹配范圍，由加工表面使用直尺測繪出顫振穩(wěn)定域圖譜。即第二測試區(qū)在加工時(shí)用直徑為 6mm 的直角螺旋立銑刀逐行銑削平面后會(huì)由于切深和轉(zhuǎn)速的變化在一定匹配組合時(shí)引起顫振而在加工表面上形成振紋，從而在已加工表面 21 上形成明顯的顫振穩(wěn)定和不穩(wěn)定區(qū)域，至此，在不借助外部設(shè)備的條件下便形成了類似圖 8 顫振穩(wěn)定域圖譜。

在應(yīng)用振動(dòng)傳感器進(jìn)行機(jī)床顫振試驗(yàn)時(shí)，利用檢測試件可以快捷獲得發(fā)生顫振的加工表面，方便試驗(yàn)設(shè)計(jì)，可快捷進(jìn)行顫振模型的試驗(yàn)驗(yàn)證。利用振動(dòng)測試系統(tǒng)對(duì)裝有銑刀的主軸和工件進(jìn)行錘擊試驗(yàn)，獲得銑刀和工件的各階頻率。試件切削過程中，應(yīng)用布置在零件端面沿銑刀進(jìn)給方向的單方向加速度傳感器測試并記錄進(jìn)給方向切削振動(dòng)。加工后的各區(qū)域表面利用粗糙度儀沿切削進(jìn)給方向獲得表面波動(dòng)曲線，將曲線做 FFT 變換獲得頻域曲線。由發(fā)生顫振的粗糙度波紋各階頻率與銑刀頻率、工件頻率、主軸回轉(zhuǎn)頻率以及切削顫振頻率比對(duì)，識(shí)別出各頻率內(nèi)容，可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生各部分加工表面的主要原因。