引言
QP2033 - L精密四轴加工中心是一台配备 FANUC 0i MD数控系统的国产高性能高速四轴四 联动的数控机床,可以同时控制X、Y、Z、A四个伺 服控制轴和一个主轴。该四轴加工中心为半闭环控 制,采用HIWIN公司高精度的滚珠丝杠作为驱动元 件。机床的X、Y、Z轴的定位精度为0.01mm, A轴 定位精度为15弧秒,此次加工产品出现X尺寸方 向超差0. 06mm。针对该情况,应用激光干涉仪检 测技术和FANUC 0i MD数控系统螺距误差补偿功 能,对QP2033 -L精密四轴加工中心X轴定位精度 进行检测并补偿,可以达到提高机床精度的目的。
_、激光干涉仪检测的基本原理
激光干涉仪是利用干涉镜原理来进行定位精度 检测的,其测量基本原理如图1所示。测量时,从激 光头射出的激光束(图中①)经分光镜分成两道光 束(图中②和③),一道光束(参考光束②)由反向反 射镜反射回去,另一道光束(测量光束③)由移动反 向反射镜反射回去,两道返回光束在分光镜合成光束(图中④),进入激光头内的探测器形成一道干涉 光束。其中,当两道返回光束波长相同时,形成明条 纹,称为“相长干涉”。当两道返回光束的波长存在 180°的相位差时,形成暗条纹,称为‘‘相消干涉”。 当光程差发生变化时,探测器将在光路改变时检测 到相长干涉和相消干涉的明暗条纹信号,这些信号 被探测器记录,用于计算测量的实际位移。
二、精度检测
根据激光干涉仪检测的基本原理,进行机床精 度检测,确定机床误差。具体步骤如下:
1. 安装激光干涉仪
激光干涉仪检测设备采用的是英国Rienshaw公司生产的激光干涉仪系统,包括XL -80激光头、 线性测量反射镜、线性干涉镜、补偿单元和计算机及 相应的测试软件。
激光干涉仪系统的具体安装连接图如图2所 示:
(1) 安装激光头。将XL-80激光头水平安装 在三角架上,连接电源,打开激光头预热6分钟,使 激光稳定,
(2) 安装XC补偿单元。将材料温度传感器、 空气温度传感器与XC补偿单元连接。
(3) 安装测量镜组。将线性反射镜、线性干涉 镜安装在机床主轴和工作台上,并对准激光。调整 XL -80激光头和反射镜的位置,以使光束穿过干涉 镜,并由反射镜反射回来。移动反射镜,使测量光束 ③和参考光束②在探测器接口位置重叠。使反射镜 沿X轴坐标行程范围内移动,确保两束光_直保持 重叠,使激光光束强弱LED指示灯_直保持绿色。
(4) 运行线性测试软件。将激光头和XC补偿 单元和电脑连接,然后打开线性测试软件,设置材料 的热膨胀系数为11.7ppm/°C (机床采用的半闭环控 制)
3. 检测数据的设置
在进行检测之前,需要对数控系统参数的设置, 主要确定检测轴的移动范围、检测间隔、检测次数、 检测点数,具体设置数据如表1所示。
表1检测数据的设置
设备名称 |
检测轴 |
检测范围 /mm |
检测间距 /mm |
检测 次数 |
检测 点数 |
QP2033 -L精密四 轴加工中心 |
X轴 |
0-840 |
60 |
3 |
14 |
为1;
(3) 设定参数8135#0 =0,确定螺距补偿功能 已打开;
(4) 3620补偿参考点X轴=101;
(5) 3621负向最小点补偿号,X轴=100;
(6) 3622正向最大点补偿号,X轴=116;
(7) 3623补偿倍率,X轴=1;
(8) 3624 补偿间隔,X 轴= 60000;
(9) 打开螺距误差补偿表,把100到116范围 的补偿数据清零;
(10) 1851反向间隙,X轴=0;
(11) 重启机床;
2. 编写检测程序
根据表一的数据编写机床检测程序,程序如下: O1001;(主程序)
N10 M98 P1 L3;检测次数 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;调用子程序二
N70 X5.0;
N80 G4 X2.0;
N90 X - 5. 0;
N100 G4 X4.0
N110 M98 P3 L14;调用子程序三 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. 数据采集
将机床X轴运行到原点—•运行Renishaw laser- XL线性测量软件(软件设置值与表1对应)—运行 测试程序—进行数据采集,采集的数据曲线如图3 所示。从测试数据中看出,机床X轴定位精度比较 大,其定位误差为0.058mm,由此可以确定机床X 轴尺寸超差0. 06mm的原因是由于X轴定位精度误差导致,因此需要调整螺距补偿值。
三、精度补偿
(一)设置螺距误差补偿表 根据采集的数据进行分析,设置误差补偿表。 由于机床采用的是FNAUC Oi MD数控系统,螺距误 差补偿设置类型①图表类型为均值补偿;②补偿类 型为增量;③补偿分辨率为〇. 〇〇1mm;④正负符号 转换为补偿值。软件自动计算出螺距误差补偿表, 如图4所示。
(二)误差补偿
将补偿数值输入系统螺距误差补偿表,打开螺 距误差补偿表,输入图4的补偿数值,具体步骤如下:
(1) 将系统处于“MDI”模式;
⑵打开设定(SETTING)画面,设定“写参数”
为1;
(3) 打开螺距误差补偿表输入螺距误差补偿 值,见表2;
(三)精度校验
对机床X轴补偿后,再次运行测试程序,测量 机床的定位精度,采集数据曲线如图5所示。从采 集的数据可以看出:机床X轴的定位精度为0. 004mm,已经明显提高。
表2螺距误差补偿表
序号 |
螺补表编号 |
补偿位置/mm |
误差值/^ |
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、结论
利用激光干涉仪检测技术和数控系统的螺距误 差补偿功能对机床定位误差检测和补偿,可以提高 数控机床的加工精度。
伯特利数控相关产品:加工中心,钻攻中心,高速加工中心,立式加工中心,雕铣机
2021-09
星瀚系列是宇匠数控打造的颠覆性产品,在高精度加工的情况下保证高速、高刚的特性,是真正意义的高速加工中心,其性能及质量可媲美进口高速加工中心。同时可配置超声波系统与石墨集尘系统,亦可运用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉尘料的加工;… [了解更多]
2021-09
星瀚S系列是宇匠数控打造的颠覆性产品,采用全闭环设计,在高精度加工的情况下保证高速、高刚的特性,是真正意义的高速加工中心,其性能及质量可媲美进口高速加工中心。同时可配置超声波系统与石墨集尘系统,亦可运用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉尘料的加工;… [了解更多]
2021-09
TC系列超声波陶瓷雕铣机,是利用了超声波高频振动原理作用于刀具,使刀具产生了16KHz-40KHz(每秒16000-40000次)的连续高强度脉冲冲击,带动磨头冲击工作。当工件的局部应力远远超过材料脆裂极限,材料局部破碎去除。 适用范围 特别适用于陶瓷(氧化锆、氧化铝、氮化铝… [了解更多]
2020-10
1 问题的提出数控加工夹具是数控CNC机械制造加工过程中用来 固定加工对象,使之占有正确的位置,以满足加工工艺条件、迅速、方便、安全地安装工件的装置。夹具通常由定位元件、夹紧装置 、对刀引导元件、分度装置、连接元件及夹具体等组成[1]。图1所示零件是应用于系列矿用防爆电器产品上的… [了解更多]