機(jī)床商務(wù)網(wǎng)公司動(dòng)態(tài)
Radian激光跟蹤儀在五軸機(jī)床 RTCP高精度測(cè)試中的應(yīng)用_API公司
閱讀：57 發(fā)布時(shí)間：2023-3-2
中大型五軸機(jī)床的RTCP高精度測(cè)試
在五軸加工中心數(shù)控系統(tǒng)里，認(rèn)為RTCP即：Rotated Tool Center Point，也就是我們常說的刀尖點(diǎn)跟隨功能。在五軸加工中，追求刀尖點(diǎn)軌跡及刀具與工件間的姿態(tài)時(shí)，由于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生刀尖點(diǎn)的附加運(yùn)動(dòng)，造成數(shù)控系統(tǒng)控制點(diǎn)與刀尖點(diǎn)的不重合，因此數(shù)控系統(tǒng)要自動(dòng)修正控制點(diǎn)，以保證刀尖點(diǎn)按指令既定軌跡運(yùn)動(dòng)。此技術(shù)也被稱之為TCPM、TCPC或者RPCP等。在RTCP狀態(tài)下實(shí)施五軸機(jī)床的檢測(cè)，就是為了精準(zhǔn)綜合分析控制點(diǎn)是否修正到位、以及刀尖點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的精度。
圖1：五軸機(jī)床RTCP加工
檢測(cè)中的問題
對(duì)于五軸機(jī)床在RTCP狀態(tài)下的檢測(cè)，目前較為通常的做法是使用球桿儀（Ballbar）或者旋轉(zhuǎn)檢查器（Rotary Inspector）來進(jìn)行。
圖2：球桿儀（左）和旋轉(zhuǎn)檢查器（右）工作示意
使用球桿儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將球桿儀兩端分別固定在機(jī)床主軸和工作臺(tái)上，測(cè)量機(jī)床運(yùn)動(dòng)形成的圓形軌跡，并將這一軌跡與標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡進(jìn)行比較，分析出誤差幅值。但實(shí)際操作中，由于球桿儀本身是機(jī)械結(jié)構(gòu)，整個(gè)檢測(cè)過程也非常依賴于其結(jié)構(gòu)本身的特征特性，故而在檢測(cè)中，尤其是大型五軸機(jī)床的檢測(cè)中，很容易受到測(cè)量行程不足問題的影響，即便使用加長(zhǎng)桿，也無法滿足對(duì)于大型五軸機(jī)床檢測(cè)的行程需求，且其過于冗長(zhǎng)的加長(zhǎng)桿本身也較容易造成使用的不便。
使用旋轉(zhuǎn)檢查器進(jìn)行檢測(cè)，類似于使用球桿儀，需將檢測(cè)設(shè)備分別固定在機(jī)床主軸和工作臺(tái)上，不同的是，旋轉(zhuǎn)檢查器采用非接觸傳感器的方式進(jìn)行三維位移采集。然而，即便是非接觸方式的數(shù)據(jù)采集形式，仍需將球頭部分探入鑲嵌有三個(gè)傳感器的球窩中，并在保持距離的情況下進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。實(shí)際測(cè)量中，依然無法滿足大行程的數(shù)據(jù)采集需求，且由于其自身結(jié)構(gòu)和工作方式特點(diǎn)，造成測(cè)量角度范圍受限較多。
API解決方案
針對(duì)中大型五軸機(jī)床的特點(diǎn)、檢測(cè)需求、以及現(xiàn)有檢測(cè)方法的不足，API開發(fā)了一套解決方案，使用Radian激光跟蹤儀配合高精度靶球，可適用于各種中大型龍門、懸臂等五軸機(jī)床RTCP性能檢測(cè)，在保障了檢測(cè)精度和效率的基礎(chǔ)上，成功避免了上述兩種現(xiàn)有檢測(cè)方式在作業(yè)時(shí)受到的由于結(jié)構(gòu)、行程、角度等方面不足所帶來的限制，真正實(shí)現(xiàn)了“行程自由"、“角度自由"的檢測(cè)方式。
圖3：Radian激光跟蹤儀五軸機(jī)床RTCP測(cè)試作業(yè)中
檢測(cè)流程
1、將跟蹤儀靶球置于刀尖點(diǎn)（參見圖3機(jī)床刀尖點(diǎn)處）；
2、以跟蹤儀原點(diǎn)為虛擬加工球面的球心；
3、機(jī)床運(yùn)行RTCP加工程序，跟蹤儀實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量；
4、根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)機(jī)床精度。
圖4：刀尖點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡動(dòng)態(tài)跟蹤檢測(cè)數(shù)據(jù)分析
特征特點(diǎn)
- 適用于各種中大型五軸機(jī)床在RTCP狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)檢測(cè)；
- Radian激光跟蹤儀可提供超過80米的測(cè)量半徑，刀尖點(diǎn)可以在這一范圍內(nèi)，進(jìn)行大行程、大范圍的運(yùn)動(dòng)，避免了使用球桿儀和旋轉(zhuǎn)檢查器實(shí)施檢測(cè)作業(yè)時(shí)在行程范圍上受到限制的問題，真正實(shí)現(xiàn)“行程自由"；
- 結(jié)合平動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸可以進(jìn)行大范圍轉(zhuǎn)動(dòng)，Radian激光跟蹤儀可配合機(jī)床實(shí)現(xiàn)B角360°、A角＋79°至－59°（138°）的角度測(cè)量范圍，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了五軸機(jī)床檢測(cè)作業(yè)中的“角度自由"；
- Radian激光跟蹤儀使用激光干涉（IFM）測(cè)長(zhǎng)來評(píng)價(jià)刀尖點(diǎn)球度，精度達(dá)到0.5μm/m，并可溯源；
- 使用Radian激光跟蹤儀，即可實(shí)施刀尖點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡動(dòng)態(tài)跟蹤檢測(cè)（參見圖4），也可實(shí)現(xiàn)刀尖點(diǎn)位置靜態(tài)高精度檢測(cè)（參見圖5）。
圖5：刀尖點(diǎn)位置靜態(tài)高精度檢測(cè)數(shù)據(jù)分析
結(jié)論
使用API品牌Radian激光跟蹤儀，可實(shí)現(xiàn)中大型五軸機(jī)床在RTCP狀態(tài)下的檢測(cè)，精度高、速度快，并規(guī)避了現(xiàn)有檢測(cè)方式由于結(jié)構(gòu)、測(cè)量行程、角度范圍等方面的不足帶來的問題，高效適用于各中大型五軸機(jī)床在刀尖點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡中的跟蹤檢測(cè)或刀尖點(diǎn)位置靜態(tài)高精度檢測(cè)。