QP2033 -L精密四軸加工中心精度檢測與補(bǔ)償
引言QP2033 - L精密四軸加工中心是一臺(tái)配備 FANUC 0i MD精工系統(tǒng)的國產(chǎn)高性能高速四軸四 聯(lián)動(dòng)的精工機(jī)床，可以同時(shí)控制X、Y、Z、A四個(gè)伺 服控制軸和一個(gè)主軸。該四軸加工中心為半閉環(huán)控 制，采用HIWIN公司高精度的滾珠絲杠作為驅(qū)動(dòng)元 件。機(jī)床的X、Y、Z軸的定位精度為0.01mm, A軸 定位精度為15弧秒，此次加工產(chǎn)品出現(xiàn)X尺寸方 向超差0. 06mm。針對該情況，應(yīng)用激光干涉儀檢 測技術(shù)和FANUC 0i MD精工系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償功 能，對QP2033 -L精密四軸加工中心X軸定位精度 進(jìn)行檢測并補(bǔ)償，可以達(dá)到提高機(jī)床精度的目的。_、激光干涉儀檢測的基本原理激光干涉儀是利用干涉鏡原理來進(jìn)行定位精度 檢測的，其測量基本原理如圖1所示。測量時(shí)，從激 光頭射出的激光束（圖中①）經(jīng)分光鏡分成兩道光 束（圖中②和③），一道光束（參考光束②）由反向反 射鏡反射回去，另一道光束（測量光束③）由移動(dòng)反 向反射鏡反射回去，兩道返回光束在分光鏡合成光束（圖中④），進(jìn)入激光頭內(nèi)的探測器形成一道干涉 光束。其中，當(dāng)兩道返回光束波長相同時(shí)，形成明條 紋，稱為“相長干涉”。當(dāng)兩道返回光束的波長存在 180°的相位差時(shí)，形成暗條紋，稱為‘‘相消干涉”。 當(dāng)光程差發(fā)生變化時(shí),探測器將在光路改變時(shí)檢測 到相長干涉和相消干涉的明暗條紋信號(hào)，這些信號(hào) 被探測器記錄，用于計(jì)算測量的實(shí)際位移。二、精度檢測根據(jù)激光干涉儀檢測的基本原理，進(jìn)行機(jī)床精 度檢測,確定機(jī)床誤差。具體步驟如下：1.安裝激光干涉儀激光干涉儀檢測設(shè)備采用的是英國Rienshaw公司生產(chǎn)的激光干涉儀系統(tǒng)，包括XL -80激光頭、 線性測量反射鏡、線性干涉鏡、補(bǔ)償單元和計(jì)算機(jī)及 相應(yīng)的測試軟件。激光干涉儀系統(tǒng)的具體安裝連接圖如圖2所 示：(1)安裝激光頭。將XL-80激光頭水平安裝 在三角架上，連接電源，打開激光頭預(yù)熱6分鐘，使 激光穩(wěn)定，(2)安裝XC補(bǔ)償單元。將材料溫度傳感器、 空氣溫度傳感器與XC補(bǔ)償單元連接。(3)安裝測量鏡組。將線性反射鏡、線性干涉 鏡安裝在機(jī)床主軸和工作臺(tái)上，并對準(zhǔn)激光。調(diào)整 XL -80激光頭和反射鏡的位置，以使光束穿過干涉 鏡,并由反射鏡反射回來。移動(dòng)反射鏡，使測量光束 ③和參考光束②在探測器接口位置重疊。使反射鏡 沿X軸坐標(biāo)行程范圍內(nèi)移動(dòng)，確保兩束光_直保持 重疊，使激光光束強(qiáng)弱LED指示燈_直保持綠色。(4)運(yùn)行線性測試軟件。將激光頭和XC補(bǔ)償 單元和電腦連接，然后打開線性測試軟件，設(shè)置材料 的熱膨脹系數(shù)為11.7ppm/°C (機(jī)床采用的半閉環(huán)控 制）3.檢測數(shù)據(jù)的設(shè)置在進(jìn)行檢測之前，需要對精工系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置, 主要確定檢測軸的移動(dòng)范圍、檢測間隔、檢測次數(shù)、 檢測點(diǎn)數(shù)，具體設(shè)置數(shù)據(jù)如表1所示。表1檢測數(shù)據(jù)的設(shè)置 設(shè)備名稱 檢測軸 檢測范圍 /mm 檢測間距 /mm 檢測 次數(shù) 檢測 點(diǎn)數(shù) QP2033 -L精密四 軸加工中心 X軸 0-840 60 3 14 根據(jù)檢測數(shù)據(jù)表設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，具體設(shè)定方法 如下：(1)將系統(tǒng)處于“MDI”模式；⑵打開設(shè)定（SETTING)畫面，設(shè)定“寫參數(shù)”為1;(3)設(shè)定參數(shù)8135#0 =0,確定螺距補(bǔ)償功能 已打開；(4)3620補(bǔ)償參考點(diǎn)X軸=101;(5)3621負(fù)向最小點(diǎn)補(bǔ)償號(hào),X軸=100;(6)3622正向******點(diǎn)補(bǔ)償號(hào),X軸=116;(7)3623補(bǔ)償倍率，X軸=1;(8)3624 補(bǔ)償間隔,X 軸= 60000;(9)打開螺距誤差補(bǔ)償表，把100到116范圍 的補(bǔ)償數(shù)據(jù)清零；(10)1851反向間隙，X軸=0;(11)重啟機(jī)床；2.編寫檢測程序根據(jù)表一的數(shù)據(jù)編寫機(jī)床檢測程序，程序如下: O1001;(主程序）N10 M98 P1 L3;檢測次數(shù) N20 M30;O0001;(子程序一）N10 G90 G01 F2000；N20 X - 5. 0;N30 G4 X2.0;N40 X0;N50 G4 X4.0;N60 M98 P2 L14;調(diào)用子程序二N70 X5.0;N80 G4 X2.0;N90 X - 5. 0;N100 G4 X4.0N110 M98 P3 L14;調(diào)用子程序三 N120 M99;00002;(子程序二）N10 G91 X60.0;N20 G4 X4.0;N30 M99;00003;(子程三）N10 G91 X -60.0 ；N20 G4 X4.0;N30 M99;4.數(shù)據(jù)采集將機(jī)床X軸運(yùn)行到原點(diǎn)—•運(yùn)行Renishaw laser- XL線性測量軟件（軟件設(shè)置值與表1對應(yīng)）—運(yùn)行 測試程序—進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)曲線如圖3 所示。從測試數(shù)據(jù)中看出，機(jī)床X軸定位精度比較 大，其定位誤差為0.058mm,由此可以確定機(jī)床X 軸尺寸超差0. 06mm的原因是由于X軸定位精度誤差導(dǎo)致，因此需要調(diào)整螺距補(bǔ)償值。三、精度補(bǔ)償(一）設(shè)置螺距誤差補(bǔ)償表 根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，設(shè)置誤差補(bǔ)償表。 由于機(jī)床采用的是FNAUC Oi MD精工系統(tǒng),螺距誤 差補(bǔ)償設(shè)置類型①圖表類型為均值補(bǔ)償;②補(bǔ)償類 型為增量；③補(bǔ)償分辨率為〇. 〇〇1mm;④正負(fù)符號(hào) 轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償值。軟件自動(dòng)計(jì)算出螺距誤差補(bǔ)償表, 如圖4所示。(二）誤差補(bǔ)償將補(bǔ)償數(shù)值輸入系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償表,打開螺 距誤差補(bǔ)償表，輸入圖4的補(bǔ)償數(shù)值，具體步驟如下：(1)將系統(tǒng)處于“MDI”模式；⑵打開設(shè)定（SETTING)畫面，設(shè)定“寫參數(shù)”為1;(3)打開螺距誤差補(bǔ)償表輸入螺距誤差補(bǔ)償 值，見表2;(三）精度校驗(yàn)對機(jī)床X軸補(bǔ)償后，再次運(yùn)行測試程序，測量 機(jī)床的定位精度，采集數(shù)據(jù)曲線如圖5所示。從采 集的數(shù)據(jù)可以看出：機(jī)床X軸的定位精度為0. 004mm,已經(jīng)明顯提高。表2螺距誤差補(bǔ)償表 序號(hào) 螺補(bǔ)表編號(hào) 補(bǔ)償位置/mm 誤差值/^ 1 101 0 0 2 102 60 -5 3 103 120 -4 4 104 180 -2 5 105 240 -5 6 106 300 -5 7 107 360 -2 8 108 420 -2 9 109 480 -4 10 110 540 -6 11 111 600 -4 12 112 660 -4 13 113 720 -5 14 114 780 -6 15 115 840 0 四、結(jié)論利用激光干涉儀檢測技術(shù)和精工系統(tǒng)的螺距誤 差補(bǔ)償功能對機(jī)床定位誤差檢測和補(bǔ)償，可以提高 精工機(jī)床的加工精度。海天精工相關(guān)產(chǎn)品：加工中心,鉆攻中心,高速加工中心,立式加工中心,雕銑機(jī)