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激光跟蹤儀與大型機床檢測

 

如今，現(xiàn)代化制造業(yè)生產(chǎn)中，對精度和效率的更高要求，推動了更多對于高精度高效率檢測手段的需求。在大型機床檢測領(lǐng)域，激光跟蹤儀被越來越多地應(yīng)用，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)檢測手段，實現(xiàn)在短時間內(nèi)，對待測大型機床性能進行全面評估，相較于傳統(tǒng)檢測手段，大幅提升對定位精度、直線度、旋轉(zhuǎn)角度等的檢測效率。

 

待檢測鏜銑加工中心

 

本案中待檢測的大型機床是一臺用于礦山、海工、核電設(shè)備部件加工的大型鏜銑加工中心。其X、Y、Z（Z+W）軸行程分別達到12米、4米、2.4米，并配備可直線移動的轉(zhuǎn)臺；可對工件實現(xiàn)一次裝夾、五面加工，同時完成銑面、鉆孔、攻絲、鏜孔等工序。

  

 

圖1：本案待測大型鏜銑加工中心

 

 圖2：本案鏜銑加工中心各軸示意

  

檢測需求

 

需精準、高效檢測如下項目指標，以對該鏜銑加工中心性能進行綜合評定，并確定維護保養(yǎng)的側(cè)重點。

 

1、X、Y、Z（W）軸的定位精度以及直線度誤差參數(shù)；

2、V軸定位精度以及直線度誤差參數(shù)；

3、B軸運動角度分度評價；

4、B軸圓方向徑跳動與端跳動評價；

5、以上各軸位置請參考圖2示意。

 

 

圖3：Radian系列激光跟蹤儀

 

    本案檢測設(shè)備

 

本案中，實施檢測的設(shè)備是一臺API品牌的Radian Plus型號激光跟蹤儀，其具有測量精度高（微米級別，μm，符合大型機床檢測精度標準）、量程長（80m測量半徑，可為大型機床較長的導(dǎo)軌行程提供檢測）、高集成及無線操作（可在有限作業(yè)空間內(nèi)實現(xiàn)高精度檢測）、自動采集數(shù)據(jù)及生成分析報告（為大型機床檢測提供更多便捷）等性能特點，非常適用于大型機床性能的檢測評估。

  

 

圖4：測量進行中（X軸、Y軸、Z+W軸）

 

 

圖5：以X軸為例，直線度（垂直方向）分析報告

   

 

圖6：以X軸為例，直線度（水平方向）分析報告

 

檢測過程

 

1、 對X、Y、Z（W）軸的定位精度及直線度誤差參數(shù)的檢測

 

首先，將Radian Plus激光跟蹤儀安置于可通視待測軸行程的位置；然后將跟蹤儀靶標固定于機床主軸端，面向跟蹤儀，激光射入靶球球心并鎖定（請參考圖4示意）。測量時，機床根據(jù)預(yù)先設(shè)定的行程距離和停頓時間連續(xù)移動，當每次移動停頓穩(wěn)定時，Radian Plus激光跟蹤儀會以1000Hz的測量速率自動采集該位置靶球的空間坐標，并記錄在軟件中用于之后的分析及報告（請參考圖5、圖6示意）。待該軸全程測量完畢，即可根據(jù)每個點的空間坐標位置，對該軸的定位精度、兩個方向的直線度（水平與垂直，或左右與前后）進行評估分析并出具補償報告。

 

 

圖7：V軸直線度數(shù)據(jù)報告（左側(cè)為垂直方向，右側(cè)為水平方向）

  

2、對V軸定位精度及直線度誤差參數(shù)的檢測

 

    由于V軸的功能是搭載轉(zhuǎn)臺進行直線行進，故而其檢測方法與第1項中的X、Y、Z（W）軸類似，只是將固定于主軸端的跟蹤儀靶球改為固定在轉(zhuǎn)臺上的穩(wěn)定位置。測量時，按照第1項中的檢測方法逐步實施，即可實現(xiàn)對V軸定位精度、直線度誤差參數(shù)的檢測。

 

    3、B軸運動角度分度評價

 

將跟蹤儀布設(shè)于轉(zhuǎn)臺周邊位置，靶球固定于轉(zhuǎn)臺上，操作轉(zhuǎn)臺進行圓方向運動，按照設(shè)定的角度值（本案為10°）停頓，激光跟蹤儀隨即采集該點空間坐標數(shù)據(jù)并記錄，待全程數(shù)據(jù)記錄完畢，即可在軟件中自動分析得到每一點的角度誤差值（請參考圖9）。

 

圖8：B軸檢測進行中

 

4、B軸圓方向徑跳動與端跳動評價

 

    同第3項中的數(shù)據(jù)采集方式，將各位置點的空間坐標采集完畢，在軟件中創(chuàng)建生成通過這些點的標準圓，隨即在軟件中通過讀取Radian Plus激光跟蹤儀內(nèi)置傳感器的讀數(shù)創(chuàng)建大底水平，即可比對分析出B軸圓方向徑跳動以及端跳動的幅值（請參考圖9）。

  

圖9：B軸角度分度誤差報告（左）、圓方向徑跳動分析報告（右上）、圓方向端跳動分析報告（右下）

 

    結(jié)論

 

    Radian Plus激光跟蹤儀以其精度高、量程長、高集成、無線操作、可實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)采集和智能分析報告生成等性能特點，可充分滿足大型機床檢測中對于長行程、高精度、高效率等的需求，為大型機床的檢測評估提供了高精度和高效率兼顧的解決方案。

   

 

圖10：API公司總部大樓

 

關(guān)于 API

 

美國自動精密工程公司（API 公司）于1987 年創(chuàng)建，總部位于美國馬里蘭州的洛克威爾城。API 公司自成立以來， 始終致力于機械制造領(lǐng)域精密測量儀器和高性能傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于美國及世界各國的制造領(lǐng)域，并在坐標測量和機床性能測試的高精度標準方面處于地位。API 公司擁有一支經(jīng)驗豐富、能力的工程師隊伍，不斷開發(fā)出的創(chuàng)新性產(chǎn)品，以滿足快速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)需求。在美國聯(lián)邦政府、企業(yè)及科學(xué)研究的諸多項目中，API 公司都是積極參與者和關(guān)鍵技術(shù)伙伴。迄今為止所取得的成就使其在國際精密測量領(lǐng)域享有很高的聲譽。