五轴龙门加工中心转动轴的误差检测方法探究


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 前言:

 

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进入21世纪以来,在杜会经济稳健发展的背景下,我国装备制造业呈现了较为快速的发展。对于五轴龙门加工中心,属于装备制造业中非常重要的一类加工设备,在各类复杂曲面加工作业中具备非常重要的应用价值,主要应用的领域包括:航空、航天、汽车模具、医疗器械等[11。从现状来看,有关五轴龙门加工中心线性轴的检测方法已经较为成熟,但对于其转动轴的误差检测尚且有待完善。因此,本次对“五轴龙门加工中心转动轴的误差检测方法”进行探究价值作用显著。

1五轴龙门加工中心误差分析

1.1五轴龙门加工中心误差定义

五轴龙门加工中心主要的构件包括:床身、立柱、主轴、直线导轨以及转动轴等,从实际工作经验分析,每_成分均可能形成误差。大概加工中心根据某一种操作流程指令形成的实际影响和其操作流程预期形成的影响存在差异时,便称之为加工中心误差。从加工中心工作角度,可理解为:加工中心工作台与道具基于运动期间,理想位置与实际位置存在差异,便称之为加工中心误差。

1.2五轴龙门加工中心误差来源

对于五轴龙门加工中心,其零部件以及结构在制造、转配过程中形成的几何误差,涵盖了零件尺寸误差以及装配误差两类。与此同时,还包括加工中心内部热源产生的热变形误差、加工中心外部热源产生的热变形误差以及加工中心自动自重产生的振动误差等。此外,加工中心轴系伺服系统也容易产生伺服跟随误差。总之,从目前来看,五轴龙门加工中心误差不可忽视。值得注意的是,由于受到转动轴检测方法不够规范成熟的影响,使得五轴空门加工中心转动轴误差较为突出。

2五轴龙门加工中心转动轴的误差检测方法分析

在上述分析中,认识到五轴龙门加工中心误差不可忽视,尤其是其中的加工中心转动轴误差,更应该引起重视。下面针对其误差检测方法进行分析:

2.1有关A轴向跳动误差的检测

要想明确五轴龙门加工中心转动轴的误差,首先需了解其回转轴的几个自由度,根据其自由度可分为跳动误差、回转误差等。针对不同的误差,便需进一步采取不同的误差分析方法。如下图1所示,A轴误差检测主要涉及的内容包括:①A轴回转误差RAX:②A轴向定位误差TAX,③沿Y轴、Z轴的位移误差TAYTAZ;④绕Y轴、Z轴的颠转误差RAY;⑤偏转误差RAZ

转动,则沿着X方向的轴向跳动误差通常和x轴定位误差TAXX轴偏摆误差RAY以及X轴颠摆误差RAZ存在关联系:2]。Q倘若测重回转轴中心位置存在轴向跳动误差,那么X轴定位误差TAX与轴向跳动误差相等。所以,对于X轴定位误差TAX,可通过对回转轴中心位置的轴向跳动误差的测量直接获取[2]

2.2有关A轴回转误差的检测

针对A轴回转误差,不妨使用加工中心转动轴工装夹具ft卩下图2所示),对此夹具加以应用,能够对转动轴X的定位精度进行检测,进一步通过分析以及计算,得出A轴回转误差。通常情况下,会以精度要求的差异为依据,进一步根据不同情况进行分析:

0)如果精度要求偏低,可使用激光跟踪仪进行相应的检测。把靶座在工装夹具上加以固定,为方便补充,需360度对X轴进行旋转,每间隔5°,采集获取各位置的坐标值。然后分析各坐标值,进一步获取转动的滚动误差。通常,为了使误差最大限度缩小,会进行重复检测,_般重复进行5次。

0如果精度要求偏高,可以使用精密分度台测量回转误差。在测量过程中,需固定分度台,转台需相对分度台进行转动。对于实际转动角和指令转动角之间的差异,则定义为回转误差。此类误差检测方法为:对工作台进行顺时针转动5。,工作台暂停后进行采样。然后,对工作台进行逆时针精密转台5。,把反射镜拨回测置原点,暂停后软件对此测量原点进行采样。反复进行上述操作,直至360。测重完成之后,获得转角误差。通产,为了使误差最大限度缩小,会反复进行5次检测。

3结语

 

五轴空门加工中心转动轴误差的出现,会对五轴龙门加工中心的精密性及稳定性造成影响。因此,有必要针对其转动轴误差采取有效的检测方法。在选择转动轴误差检测方法过程中,需根据转动轴的自动度,对跳转误差.、回转误差选取不同的检测方法,进一步使误差检测效果得到有效提高。相信在充分掌握五轴龙门加工中心转动轴误差检测方法的基础上,能够使五轴龙门加工中心的加工作业效率及质量得到有效提升,进一步为装备制造业的发展奠定坚实的基础。

 

 

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