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如何正确运用激光干涉仪 提高数控机床定位精度

数控机床在运行过程中,其定位精度会产生一定误差,正确地运用激光干涉仪,并进行全面科学地分析,可有效提高数控机床的定位精度。
  随着数控机床应用的普及,采用激光干涉仪对数控机床进行定位精度检测已经成为目前公认的高效、高精度的检测方法。不同的机床使用激光干涉仪检测的精度曲线会有所相同,因此就需要对不同的测试结果给予全面而科学地分析。下面对数控机床定位精度常见误差曲线进行分析,并与大家共同探讨有效的解决方案。
 

  1、负坡度
 

  负坡度曲线向外运行和向内运行两个测试均出现向下的坡度。在整个轴线长度上,误差呈线性负增加,这表示激光系统测量的距离短于机床位置反馈系统指示的距离。出现负坡度的可能原因有以下两种:(1)光束准直调整不正确。如果轴线短于1m则可能是材料热膨胀补偿系数不正确、材料温度测量不正确或者波长补偿不正确。(2)俯仰和扭摆造成阿贝偏置误差、机床线性误差。
 

  针对以上问题,可采取的措施有:如果轴线行程很短,检查激光的准直情况;检查EC10和测量头是否已连接并有反应;检查输入的手动环境数据是否正确;检查材料传感器是否正确定位以及输入的膨胀系数是否正确;使用角度光学镜组重新做一次测量,检查机床的俯仰和扭摆误差。
 
  2、正坡度
 

  正坡度曲线是指在整个轴线长度上,误差呈线性正递增。这种现象的产生有以下可能:(1)材料热膨胀补偿系数不正确、材料温度测量不正确或者波长补偿不正确。(2)俯仰和扭摆造成阿贝偏置误差、机床的线性误差。
 

  针对这些问题,可采取以下措施:检查EC10和传感器是否已连接并有反应,或者检查输入的手动环境数据是否正确;检查材料传感器是否正确定位以及输入的膨胀系数是否正确;使用角度光学镜组重新做一次测量,检查机床的俯仰和扭摆误差。
 

  3、周期性曲线
 

  周期性曲线是整个轴线长度上的重复周期误差。沿轴的俯仰保持不变,但幅度可能变化。导致周期性曲线的可能原因主要是机床方面的问题,如丝杠或传动系统故障、编码器问题或故障、长型门式机床轨道的轴线直线度。
 

  针对以上问题建议采用很小的采样点间隔在一个俯仰周期上再测量一次,确认俯仰误差。作为一项指导原则,如果你要检查的是机床某元件的周期性影响,可将采样间隔设为预期周期性俯仰的1/8,然后通过比较机床丝杠的螺距、齿条的齿距、编码器、分解器或球栅尺俯仰、长型门式轨道的支撑点之间的距离等来确认可能的误差来源。例如,如果误差周期是20mm,查阅机床手册我们发现丝杠的导距也是20mm,很显然误差可能与丝杠旋转问题有关,丝杠可能在最近的一次维修或机床移动时被弄弯了,或者丝杠偏心旋转。
 

  4、偏移
 

  偏移是指去程和回程两次测试之间具有不变的垂直偏移。产生偏移曲线的可能原因主要是机床方面的问题,如反向间隙未补偿或不当补偿、车架与导轨之间存在间隙(松动)等。
 

  针对以上问题可采取以下解决措施:丝杠/滚珠丝杆驱动装置;检查球状螺母或丝杠是否磨损;检查丝杠轴承的端部浮动情况;使用角度光学镜组检查轴线反转时的车架角度间隙;检查控制器内设置的反向间隙补偿是否正确;机架和小齿驱动装置;检查牙是否正确啮合;检查齿轮箱是否磨损和线性编码器系统的状况。
 

  5、燕尾状
 

  图1为在去程测试中出现向下的坡度的情况,回程测试为去程测试的镜像,去程和回程测试之间的偏差(或滞后或反向间隙)随轴线离开受驱动端而逐渐提高。产生燕尾状的可能原因主要是机床方面的问题,如滚珠丝杠扭转、导轨太紧、使用的误差补偿值不正确等。
 

 

图1 燕尾状误差曲线
 

  针对以上问题,有以下建议:检查丝杠和导轨润滑;检查在垂直轴上的平衡作用;检查并调节导轨夹条;检查导轨盖是否咬着及检查控制器补偿。
 

  6、正反向交叉线
 

  正反向交叉线是指正向(向外)运行产生负坡度,而反向(向内)运行则产生正坡度。这是丝杠扭转的一个特殊例子,其中,单向线性误差补偿和单反向值已在控制器中设置。
 

  针对这些问题可采取:检查丝杠和导轨润滑;检查在垂直轴上的平衡作用;检查并调节导轨夹条;检查导轨盖是否咬着;检查控制器补偿。
 

  如果用户计划在轴线中间位置完成大部分的工作,则当前补偿可认为是最佳的解决方法,因为它将最大误差分布在轴线端部,而最小的误差则在中间位置。删除误差补偿将产生燕尾状图形。

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