如何正確運用激光干涉儀提高數控機床定位精度

來源：閱讀：396 發(fa)布時間：2022-11-17 11:23:02

數控機床(chuang)在運行(xing)過程中(zhong)，其定位(wei)(wei)精(jing)度會產生一定誤差(cha)，正確(que)地(di)運用激光(guang)干涉儀(yi)，并進(jin)行(xing)全面(mian)科學地(di)分析，可有效提(ti)高數控機床(chuang)的(de)定位(wei)(wei)精(jing)度。

隨著數控(kong)機(ji)床應用(yong)的普及，采用(yong)激光(guang)(guang)干涉儀對數控(kong)機(ji)床進行(xing)定位精(jing)(jing)度檢測已經成為(wei)目前公認的高效(xiao)、高精(jing)(jing)度的檢測方(fang)法。不同的機(ji)床使用(yong)激光(guang)(guang)干涉儀檢測的精(jing)(jing)度曲線會有所相同，因此就需要對不同的測試(shi)結果給予全面(mian)而科學(xue)地分析。下面(mian)對數控(kong)機(ji)床定位精(jing)(jing)度常見誤差曲線進行(xing)分析，并與大家共(gong)同探討有效(xiao)的解決方(fang)案。

01負坡度

負坡度曲線向外運行和向內運行兩個測試均出現向下的坡度。在整個軸線長度上，誤差呈線性負增加，這表示激光系統測量的距離短于機床位置反饋系統指示的距離。出現負坡度的可能原因有以下兩種：

(1) 光束準直調整不正確。如果軸線短于1m則可能是材料熱膨脹補償系數不正確、材料溫度測量不正確或者波長補償不正確。

(2) 俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機床線性誤差。

針對以上問題，可采取的措施有：如果軸線行程很短，檢查激光的準直情況；檢查EC10和測量頭是否已連接并有反應；檢查輸入的手動環境數據是否正確；檢查材料傳感器是否正確定位以及輸入的膨脹系數是否正確；使用角度光學鏡組重新做一次測量，檢查機床的俯仰和扭擺誤差。

02正坡度

正坡度曲線是指在整個軸線長度上，誤差呈線性正遞增。這種現象的產生有以下可能：

(1) 材料熱膨脹補償系數不正確、材料溫度測量不正確或者波長補償不正確。

(2) 俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機床的線性誤差。

針對這些問題，可采取以下措施：檢查EC10和傳感器是否已連接并有反應，或者檢查輸入的手動環境數據是否正確；檢查材料傳感器是否正確定位以及輸入的膨脹系數是否正確；使用角度光學鏡組重新做一次測量，檢查機床的俯仰和扭擺誤差。

03周期性曲線

周期性曲線是整個軸線長度上的重復周期誤差。沿軸的俯仰保持不變，但幅度可能變化。導致周期性曲線的可能原因主要是機床方面的問題，如絲杠或傳動系統故障、編碼器問題或故障、長型門式機床軌道的軸線直線度。

針對以上問題建議采用很小的采樣點間隔在一個俯仰周期上再測量一次，確認俯仰誤差。作為一項指導原則，如果你要檢查的是機床某元件的周期性影響，可將采樣間隔設為預期周期性俯仰的1/8，然后通過比較機床絲杠的螺距、齒條的齒距、編碼器、分解器或球柵尺俯仰、長型門式軌道的支撐點之間的距離等來確認可能的誤差來源。例如，如果誤差周期是20mm，查閱機床手冊我們發現絲杠的導距也是20mm，很顯然誤差可能與絲杠旋轉問題有關，絲杠可能在最近的一次維修或機床移動時被弄彎了，或者絲杠偏心旋轉。

04偏移

偏移是指去程和回程兩次測試之間具有不變的垂直偏移。產生偏移曲線的可能原因主要是機床方面的問題，如反向間隙未補償或不當補償、車架與導軌之間存在間隙(松動)等。

針對以上問題可采取以下解決措施：絲杠/滾珠絲桿驅動裝置；檢查球狀螺母或絲杠是否磨損；檢查絲杠軸承的端部浮動情況；使用角度光學鏡組檢查軸線反轉時的車架角度間隙；檢查控制器內設置的反向間隙補償是否正確；機架和小齒驅動裝置；檢查牙是否正確嚙合；檢查齒輪箱是否磨損和線性編碼器系統的狀況。

05燕尾狀

圖1為(wei)在去(qu)程(cheng)測(ce)試(shi)(shi)(shi)中出現向下的(de)(de)坡(po)度的(de)(de)情(qing)況(kuang)，回程(cheng)測(ce)試(shi)(shi)(shi)為(wei)去(qu)程(cheng)測(ce)試(shi)(shi)(shi)的(de)(de)鏡像，去(qu)程(cheng)和回程(cheng)測(ce)試(shi)(shi)(shi)之間(jian)的(de)(de)偏差(或滯后或反向間(jian)隙(xi))隨軸線離(li)開受驅動端而逐漸(jian)提高。產生燕尾狀的(de)(de)可能原因主要(yao)是機床方面(mian)的(de)(de)問(wen)題，如滾珠絲杠扭轉、導軌太緊、使用的(de)(de)誤差補償值不正確等。

圖1 燕尾狀誤差曲線

06正反向交叉線

正反向交叉線是指正向(向外)運行產生負坡度，而反向(向內)運行則產生正坡度。這是絲杠扭轉的一個特殊例子，其中，單向線性誤差補償和單反向值已在控制器中設置。

針對這些問題可采取：檢查絲杠和導軌潤滑；檢查在垂直軸上的平衡作用；檢查并調節導軌夾條；檢查導軌蓋是否咬著；檢查控制器補償。

如果用戶計劃在軸線中間位置完成大部分的工作，則當前補償可認為是較佳的解決方法，因為它max誤差分布在軸線端部，而min的誤差則在中間位置。刪除誤差補償將產生燕尾狀圖形。

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如何正確運用激光干涉儀提高數控機床定位精度

來源：閱讀：396 發布時間：2022-11-17 11:23:02

數控機床(chuang)在(zai)運行(xing)過(guo)程中，其定位(wei)精(jing)度會產(chan)生一(yi)定誤差，正確地(di)運用激(ji)光干(gan)涉(she)儀，并進行(xing)全(quan)面科學地(di)分析(xi)，可有(you)效提高數控機床(chuang)的(de)定位(wei)精(jing)度。

隨著數控機(ji)床(chuang)應用的(de)(de)普及，采(cai)用激(ji)光(guang)干涉(she)儀對(dui)(dui)數控機(ji)床(chuang)進行定位(wei)精(jing)度(du)檢測(ce)(ce)已經(jing)成為目(mu)前公認的(de)(de)高效、高精(jing)度(du)的(de)(de)檢測(ce)(ce)方法。不同(tong)的(de)(de)機(ji)床(chuang)使用激(ji)光(guang)干涉(she)儀檢測(ce)(ce)的(de)(de)精(jing)度(du)曲線(xian)會有所相同(tong)，因此(ci)就需要(yao)對(dui)(dui)不同(tong)的(de)(de)測(ce)(ce)試結果(guo)給予(yu)全(quan)面而(er)科學地(di)分(fen)析。下面對(dui)(dui)數控機(ji)床(chuang)定位(wei)精(jing)度(du)常見(jian)誤差(cha)曲線(xian)進行分(fen)析，并與大家(jia)共同(tong)探討有效的(de)(de)解決方案。

01負坡度

(1) 光束準直調整不正確。如果軸線短于1m則可能是材料熱膨脹補償系數不正確、材料溫度測量不正確或者波長補償不正確。

(2) 俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機床線性誤差。

02正坡度

正坡度曲線是指在整個軸線長度上，誤差呈線性正遞增。這種現象的產生有以下可能：

(1) 材料熱膨脹補償系數不正確、材料溫度測量不正確或者波長補償不正確。

(2) 俯仰和扭擺造成阿貝偏置誤差、機床的線性誤差。

03周期性曲線

04偏移

05燕尾狀

圖1為在去程(cheng)(cheng)(cheng)測(ce)試(shi)(shi)中出現(xian)向下的(de)坡度(du)的(de)情況，回(hui)程(cheng)(cheng)(cheng)測(ce)試(shi)(shi)為去程(cheng)(cheng)(cheng)測(ce)試(shi)(shi)的(de)鏡像，去程(cheng)(cheng)(cheng)和回(hui)程(cheng)(cheng)(cheng)測(ce)試(shi)(shi)之(zhi)間的(de)偏差(或滯后或反向間隙)隨軸線離開(kai)受(shou)驅動(dong)端而逐漸提高(gao)。產生(sheng)燕尾狀的(de)可(ke)能原因主要是(shi)機床(chuang)方面(mian)的(de)問題，如滾珠絲杠扭轉、導軌太(tai)緊、使用的(de)誤差補(bu)償(chang)值不正確等(deng)。

圖1 燕尾狀誤差曲線

06正反向交叉線

針對這些問題可采取：檢查絲杠和導軌潤滑；檢查在垂直軸上的平衡作用；檢查并調節導軌夾條；檢查導軌蓋是否咬著；檢查控制器補償。

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