基于球桿儀的數(shù)控加工中心幾何精度解析.pdf

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1、2013年1O月機(jī)床與液壓0ct．2013第41卷第20期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．41No．20DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．20．044基于球桿儀的數(shù)控加工中心幾何精度解析周云曦，湯彩萍(常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州213164)摘要：論述了數(shù)控加工中心幾何精度的球桿儀識別技術(shù)，分析了數(shù)控加工中心的周期誤差、垂直度誤差和直線度誤差，根據(jù)球桿儀測量圖形，分析誤差生成原因，提出了消除數(shù)控加工中心幾何誤差的方法。關(guān)鍵詞：球桿儀；數(shù)控加工中心；幾何精度；誤差識別中圖分類號：TG659；TH115文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001—3

2、881(2013)20—134—3GeometricAccuracyAnalysisforCNCMachiningCenterBasedontheBallbarZH0UYunxi．TANGCaiping(ChangzhouInstituteofMechatronicTechnology，ChangzhouJiangsu213164，China)Abstract：Theballbaridentificationtechnologyforgeometryaccuracyofthenumericalcontrolledmachiningcenterwasdis—cussed．Theperiodic

3、error，perpendicularityerrorandstraightnesserrorofthemachiningcenterwereanalyzed．Causesoftheerorswereanalyzedaccordingtotheballbarmeasurementdiagram，andmethodsforeliminatingtheerrorswereproposed．Keywords：Ballbar；CNCmachiningcentre；Geometricaccuracy；Erroridentification數(shù)控機(jī)床的精度是機(jī)床性能的一項重要指標(biāo)，它任何誤差，繪制出的圖形

4、將顯示出一個標(biāo)準(zhǔn)圓，而出是影響工件加工精度的重要因素，用低精度機(jī)床加工現(xiàn)任何誤差都將使該圓變形。檢測人員需要從運(yùn)行軌出高精度的零件是機(jī)床生廠商和機(jī)床用戶共同追求的跡與標(biāo)準(zhǔn)圓之間的偏差揭示出數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)目標(biāo)。因此，提高數(shù)控機(jī)床精度的研究受到了極大的動、機(jī)床機(jī)械幾何精度及機(jī)床各進(jìn)給軸的問題和不關(guān)注，而影響機(jī)床加工精度的因素很多。研究表明，準(zhǔn)確度。在誤差測量中，球桿儀在半徑方向的變化對加工工件精度影響最大的是機(jī)床的幾何精度。數(shù)控包含了兩運(yùn)動軸的聯(lián)動信息，從中可分離出多項誤機(jī)床在出廠時幾何精度已經(jīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，蒡元然而隨著設(shè)備在企業(yè)中長期使用，機(jī)床幾何精度也會隨之下降。使用球桿儀對機(jī)床進(jìn)

5、行幾何精度檢測，技術(shù)人員對采樣數(shù)據(jù)圖形進(jìn)行解析，最終對癥下藥調(diào)整維修機(jī)床是提升機(jī)床幾何精度的有效途徑。作者解析了基于球桿儀檢測的數(shù)控加工中心典型幾何誤差數(shù)據(jù)圖形，并提出了相應(yīng)的調(diào)整維修機(jī)床幾何精度的策略。1用球桿儀檢測幾何精度的方法圖1球桿儀檢測不恿圖RENISHAWQC20．W球桿儀及其配套軟件是用于2周期誤差解析及對策測量數(shù)控機(jī)床幾何精度的專用儀器設(shè)備，如圖1所周期誤差是機(jī)床幾何精度中最重要的誤差之一。示。首先讓機(jī)床兩軸聯(lián)動、繞球心運(yùn)行一段圓弧或整周期誤差圖反映了圖形頻率、幅度均發(fā)生變更的周期圓周來“執(zhí)行球桿儀測試”以測得誤差，然后由安性正弦曲線誤差。各種類型的周期誤差會導(dǎo)致機(jī)床上裝在可

6、伸縮的纖維桿內(nèi)的高精度位移傳感器測得前述加工的零件出現(xiàn)尺寸誤差。圖2所示為某立式加工中運(yùn)動中半徑的微小偏移量，并由軟件采集記錄，最后心實(shí)測周期誤差圖，圖中僅在y軸上顯示有周期誤將合成的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上或繪制在打印機(jī)上，從而差。沿l，軸測得的波長d值在整個圓周上近似為常可看出機(jī)床執(zhí)行該項測試的表現(xiàn)如何。如果機(jī)床沒有數(shù)。收稿日期：2012—09～18作者簡介：周云曦(1980一)，在讀碩士，講師，主要從事數(shù)控技術(shù)應(yīng)用研究與教學(xué)。E—mail：tangcaipingtcp@163．corn。第20期周云曦等：基于球桿儀的數(shù)控加工中心幾何精度解析·135·方向出現(xiàn)，那么機(jī)床的平衡機(jī)構(gòu)很有可能存在故障

7、。根據(jù)圖3所示圖形，可排除此種可能性。分析3：如果起因為機(jī)床的平衡機(jī)構(gòu)，那么，圖形將受到運(yùn)動方向的影響。通常平衡機(jī)構(gòu)在機(jī)床垂直向上運(yùn)動時會引起周期誤差。由于平衡問題引起的周期誤差的順時針和逆時針圖形如圖3所示，圖形清楚地反映出平衡問題，因順時針與逆時針各測試結(jié)果只有半圓出現(xiàn)周期誤差。2．2消除周期誤差的措施檢測人員根據(jù)診斷分析，分別觀察順時針和逆時針的圖形，識別是滾珠絲杠故障還是平衡故障。如果圖2周期誤差圖懷