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加工中心的幾何精度對比測試
閱讀：354 發(fā)布時間：2020-8-100 引言
幾何精度是數(shù)控機床的重要的性能指標(biāo)之一，它主要取決于裝配精度以及機床零部件的精度，按照GB18400． 1-2010 的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，除去與主軸精度相關(guān)的項目，幾何精度主要是關(guān)于運動軸線的精度［1］。針對運動軸精度的檢測方法有很多，如激光干涉儀、千分表、精密水平儀等，而激光干涉儀由于測量精度高、速度快、穩(wěn)定性好等因素廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床精度檢測和補償。
針對數(shù)控機床幾何精度的檢測和補償，國內(nèi)外學(xué)者做了很多的研究。馬軍旭［1］通過對國產(chǎn)數(shù)控機床的調(diào)研發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)機床精度保持性差的原因為非正常磨
損，并從機床設(shè)計、制造和使用過程的三個方面對機床的幾何精度、主軸精度、運動精度進行了因素分析，提出了提高數(shù)控機床精度保持性的措施。王金棟［2］提出了一種利用激光跟蹤儀多站分時測量數(shù)控機床幾何精度的方法，通過該方法與激光干涉儀的測量機床的幾何誤差進行了比較，驗證了該方法的可行性。王琛琛［3］構(gòu)建了基于掃頻激光干涉技術(shù)的數(shù)控機床幾何誤差測量系統(tǒng)，對某型立式加工中心進行了幾何誤差綜合測試，給出了結(jié)合誤差參數(shù)的辨識結(jié)果。
韓飛飛［4］等借助激光干涉儀測量機床的定位誤差、直線度誤差和角度誤差，通過多體動力學(xué)建立了三軸機床空間誤差模型，分析發(fā)現(xiàn)定位精度是影響機床綜合誤差的決定性因素。田文杰［5］基于激光測量"九線法"的原理，提出了新型誤差辨識型，通過實驗驗證了方法的有效性。對于數(shù)控機床的幾何誤差補償，國內(nèi)外人士也做了許多的研究［6-10］，提出了相應(yīng)的補償模型，通過實驗得到了認證。
從以上可以看出，目前針對立式加工中心的精度檢測和補償?shù)姆椒ㄓ泻芏啵轻槍Χ嗯_立式加工中心的幾何精度比較測試，另外，關(guān)于立式加工中心進給軸的微位移測試非常少。因此，本文中通過激光干涉儀對四臺立式加工中心的幾何精度進行了檢測和對比分析，并通過激光干涉儀對立式加工中心進行微位移測試，檢測機床在微位移下的運行狀態(tài)。
1 立式加工中心幾何精度對比測試
本文中采用 Renishaw 激光干涉儀 XL-80 對Ⅰ號和Ⅱ號兩臺立式加工中心的進給軸的定位精度，重復(fù)定位精度和反向偏差進行檢測; 利用 API5d 激光干涉儀對型號為Ⅲ號和Ⅳ號兩臺立式加工中心進給軸的直線度進行檢測; 其中各型號立式加工中心得各軸行程和實驗方案如下:
( 1) 定位精度檢測
Ⅰ號立式加工中心的 X 軸、Y 軸及 Z 軸的測試行程分別為 800mm、450mm 及 500mm，檢測時設(shè)定單步運行距離分別為 80mm、45mm 及 50mm，往復(fù)運動 3次，測試機床定位精度、重復(fù)定位精度以及反向偏差。
Ⅱ號立式加工中心的 X 軸、Y 軸及 Z 軸的測試行程分別為 750mm、450mm 和 450mm，檢測時設(shè)定單步運行距離分別為 75mm、45mm 和 45mm，往復(fù)運動 3次，測試機床定位精度、重復(fù)定位精度以及反向偏差。
( 2) 直線度檢測
Ⅲ號和Ⅳ號立式加工中心的 X 軸、Y 軸及 Z 軸的測試行程為 450mm、450mm 及 800mm，越程為 5mm，設(shè)定單步運動距離為 45mm、45mm 及 80mm，往復(fù)運動 3次，測量三軸水平和垂直方向的直線度誤差。
圖 1 為現(xiàn)場利用激光干涉儀對立式加工中心進給軸幾何精度的測試圖。