利用激光鐳射檢驗(yàn)提高數(shù)控機(jī)床定位精度

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1、利用激光鐳射檢驗(yàn)提高數(shù)控機(jī)床定位精度隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的普及，采用激光干涉儀對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行定位精度檢測(cè)已經(jīng)成為目前公認(rèn)的高效、高精度的檢測(cè)方法。不同的機(jī)床使用激光干涉儀檢測(cè)的精度曲線會(huì)有所相同，因此就需要對(duì)不同的測(cè)試結(jié)果給予全面而科學(xué)地分析。下面對(duì)數(shù)控機(jī)床定位精度常見(jiàn)誤差曲線進(jìn)行分析，并與大家共同探討有效的解決方案。1、負(fù)坡度負(fù)坡度曲線向外運(yùn)行和向內(nèi)運(yùn)行兩個(gè)測(cè)試均出現(xiàn)向下的坡度。在整個(gè)軸線長(zhǎng)度上，誤差呈線性負(fù)增加，這表示激光系統(tǒng)丈量的間隔短于機(jī)床位置反饋系統(tǒng)指示的間隔。出現(xiàn)負(fù)坡度的可能原因有以下兩種：(1)光束準(zhǔn)直調(diào)整不正確。假如軸線短于1m則可能是材料熱膨脹補(bǔ)償系數(shù)不正確、材料

2、溫度丈量不正確或者波長(zhǎng)補(bǔ)償不正確。(2)俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機(jī)床線性誤差。針對(duì)以上題目，可采取的措施有：假如軸線行程很短，檢查激光的準(zhǔn)直情況；檢查EC10和丈量頭是否已連接并有反應(yīng)；檢查輸進(jìn)的手動(dòng)環(huán)境數(shù)據(jù)是否正確；檢查材料傳感器是否正確定位以及輸進(jìn)的膨脹系數(shù)是否正確；使用角度光學(xué)鏡組重新做一次丈量，檢查機(jī)床的俯仰和扭擺誤差。2、正坡度正坡度曲線是指在整個(gè)軸線長(zhǎng)度上，誤差呈線性正遞增。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生有以下可能：(1)材料熱膨脹補(bǔ)償系數(shù)不正確、材料溫度丈量不正確或者波長(zhǎng)補(bǔ)償不正確。(2)俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機(jī)床的線性誤差。針對(duì)這些題目，可采取以下措施：檢查EC10和

3、傳感器是否已連接并有反應(yīng)，或者檢查輸進(jìn)的手動(dòng)環(huán)境數(shù)據(jù)是否正確；檢查材料傳感器是否正確定位以及輸進(jìn)的膨脹系數(shù)是否正確；使用角度光學(xué)鏡組重新做一次丈量，檢查機(jī)床的俯仰和扭擺誤差。3、周期性曲線周期性曲線是整個(gè)軸線長(zhǎng)度上的重復(fù)周期誤差。沿軸的俯仰保持不變，但幅度可能變化。導(dǎo)致周期性曲線的可能原因主要是機(jī)床方面的題目，如絲杠或傳動(dòng)系統(tǒng)故障、編碼器題目或故障、長(zhǎng)型門(mén)式機(jī)床軌道的軸線直線度。針對(duì)以上題目建議采用很小的采樣點(diǎn)間隔在一個(gè)俯仰周期上再丈量一次，確認(rèn)俯仰誤差。作為一項(xiàng)指導(dǎo)原則，假如你要檢查的是機(jī)床某元件的周期性影響，可將采樣間隔設(shè)為預(yù)期周期性俯仰的1/8，然后通過(guò)比較機(jī)床絲杠的螺距

4、、齒條的齒距、編碼器、分解器或球柵尺俯仰、長(zhǎng)型門(mén)式軌道的支撐點(diǎn)之間的間隔等來(lái)確認(rèn)可能的誤差來(lái)源。例如，假如誤差周期是20mm，查閱機(jī)床手冊(cè)我們發(fā)現(xiàn)絲杠的導(dǎo)距也是20mm，很顯然誤差可能與絲杠旋轉(zhuǎn)題目有關(guān)，絲杠可能在最近的一次維修或機(jī)床移動(dòng)時(shí)被弄彎了，或者絲杠偏心旋轉(zhuǎn)。4、偏移偏移是指往程和回程兩次測(cè)試之間具有不變的垂直偏移。產(chǎn)生偏移曲線的可能原因主要是機(jī)床方面的題目，如反向間隙未補(bǔ)償或不當(dāng)補(bǔ)償、車(chē)架與導(dǎo)軌之間存在間隙(松動(dòng))等。針對(duì)以上題目可采取以下解決措施：絲杠/滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)裝置；檢查球狀螺母或絲杠是否磨損；檢查絲杠軸承的端部浮動(dòng)情況；使用角度光學(xué)鏡組檢查軸線反轉(zhuǎn)時(shí)的車(chē)架角度

5、間隙；檢查控制器內(nèi)設(shè)置的反向間隙補(bǔ)償是否正確；機(jī)架和小齒驅(qū)動(dòng)裝置；檢查牙是否正確嚙合；檢查箱是否磨損和線性編碼器系統(tǒng)的狀況。5、燕尾狀圖1為在往程測(cè)試中出現(xiàn)向下的坡度的情況，回程測(cè)試為往程測(cè)試的鏡像，往程和回程測(cè)試之間的偏差(或滯后或反向間隙)隨軸線離開(kāi)受驅(qū)動(dòng)端而逐漸進(jìn)步。產(chǎn)生燕尾狀的可能原因主要是機(jī)床方面的題目，如滾珠絲杠扭轉(zhuǎn)、導(dǎo)軌太緊、使用的誤差補(bǔ)償值不正確等。圖1燕尾狀誤差曲線針對(duì)以上題目，有以下建議：檢查絲杠和導(dǎo)軌潤(rùn)滑；檢查在垂直軸上的平衡作用；檢查并調(diào)節(jié)導(dǎo)軌夾條；檢查導(dǎo)軌蓋是否咬著及檢查控制器補(bǔ)償。6、正反向交叉線正反向交叉線是指正向(向外)運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)坡度，而反向(向

6、內(nèi))運(yùn)行則產(chǎn)生正坡度。這是絲杠扭轉(zhuǎn)的一個(gè)特殊例子，其中，單向線性誤差補(bǔ)償和單反向值已在控制器中設(shè)置。針對(duì)這些題目可采?。簷z查絲杠和導(dǎo)軌潤(rùn)滑；檢查在垂直軸上的平衡作用；檢查并調(diào)節(jié)導(dǎo)軌夾條；檢查導(dǎo)軌蓋是否咬著；檢查控制器補(bǔ)償。假如用戶計(jì)劃在軸線中間位置完成大部分的工作，則當(dāng)前補(bǔ)償可以為是最佳的解決方法，由于它將最大誤差分布在軸線端部，而最小的誤差則在中間位置。刪除誤差補(bǔ)償將產(chǎn)生燕尾狀圖形。7、鋸齒形圖2為在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中誤差都呈增加的趨勢(shì)，甚至在設(shè)為基準(zhǔn)值或零的軸線位置上誤差還在增加。出現(xiàn)此鋸齒形的可能原因有：(1)絲杠誤差、光學(xué)鏡組的熱漂移。(2)機(jī)械故障、編碼器反饋不可靠。圖2

7、鋸齒形誤差曲線針對(duì)以上題目，我們建議：假如誤差很小(幾個(gè)微米)，可以在光學(xué)鏡組彼此靠近時(shí)設(shè)為基準(zhǔn)值并重做測(cè)試。在開(kāi)始測(cè)試之前確保光學(xué)鏡組已有充分的時(shí)間適應(yīng)環(huán)境溫度，并讓機(jī)床預(yù)熱，假如溫度或其它環(huán)境條件在測(cè)試期間發(fā)生變化，則可能的原因是激光設(shè)為基準(zhǔn)值時(shí)由于固定和移動(dòng)光學(xué)鏡組之間有間隙而引起絲杠誤差。我們要確保在重新測(cè)試之前，盡可能降低絲杠誤差的可能性。針對(duì)由光學(xué)鏡組適應(yīng)環(huán)境引起的熱漂移題目，在重新測(cè)試之前，我們要確保光學(xué)鏡已有足夠的時(shí)間適應(yīng)環(huán)境溫度。雷尼紹光學(xué)鏡組引起這種誤差的可能性較小，由于