誤差補償已成為提高數(shù)控機床精度的重要途徑之一口四。機床誤差補償效果好壞取決于誤差元素模型弓匪。所以,誤差補償?shù)氖滓蝿帐且_和有效地辨識各誤差元素并建立誤差模型竹俱。介紹利用激光干涉儀對機床誤差檢測和識別的方法,建立了基于該方法的幾何誤差模型。

近年來,隨著數(shù)控機床的發(fā)展,它的精度問題也隨之受到關注和重視源照。提高數(shù)控機床精度有兩種基本方法:誤差防止和誤差補償笋窍。效果比較明顯的是誤差補償。誤差補償?shù)氖滓蝿帐菍?shù)控機床誤差元素進行準確檢測锁销。能否精確地檢測和辨識數(shù)控機床的誤差元素,直接關系到下一步所建立的誤差模型能否準確反映數(shù)控機床的誤差情況,并關系到所建誤差綜合模型是否準確,最終影響到數(shù)控機床誤差補償?shù)男Ч?/p>

在一般情況下,數(shù)控機床的幾何誤差占數(shù)控機床總誤差的20% ~30%,而且這些誤差是系統(tǒng)誤差,可以通過誤差補償方法進行補償,所以研究數(shù)控機床的幾何誤差對提高數(shù)控機床的加工精度具有重要意義项凉。

激光干涉儀是利用光的干涉原理和多普勒效應產(chǎn)生頻差的原理來進行位置檢測的。兩束振幅相同,頻率分別為f1和 f2的左右圓偏振光由激光器1發(fā)出,經(jīng)λ/4片之后變?yōu)檎駝臃较虼怪钡木€偏振光赦牧。分光器3將一部分光束反射,經(jīng)檢偏器4形成頻率為f1巧糖、f2的信號,由接收器5接收為參考信號;另一部分光束通過分光器3進入偏振分光器6,其中平行于分光面的頻率為f2的線偏振光完全通過偏振分光器6到達可動反射鏡8。從反射鏡7和反射鏡8發(fā)射回來的兩束光到偏振分光器6的分光面匯合,再經(jīng)轉向棱鏡9胳瑟、偏振器10,由接收器11接收為測量信號,測量信號與參考信號的差值即為多普勒頻率差δf蜻蒋。計數(shù)器在時間t內(nèi)計取頻率為δf的脈沖數(shù)n,相當于在t區(qū)間內(nèi)對頻率f積分2 采用激光干涉儀的幾何誤差綜合分析

對于三軸空間坐標系統(tǒng),如果物體沿某一坐標運動,其運動就有6個自由度,因此,也就有6個幾何誤差分量,分別是3個坐標軸的直線度誤差和3個坐標軸的轉動誤差。

雙頻激光干涉測量儀是目前測量機床平動單元誤差的最為精密的測量儀器,在進行誤差檢驗厢岂、誤差補償和誤差評定時,雙頻激光干涉儀廣泛用于精密測量光督。

用激光干涉測量儀進行測量實驗時,選取的測量范圍是:x軸為0~500mm,y軸為0~300mm,z軸為0~400mm的矩形區(qū)域;測量時把圖形左下角的點定義為測量原點位置;測量時采取手動取樣,每條測量線上取10個測量點;為減少測量過程人為因素及測量儀器和環(huán)境帶來的誤差,每條線往復運動三次進行測量;對應每條線的測量數(shù)據(jù)用matlab軟件繪制出位移誤差曲線;選取位移誤差的測量間隔為50mm,在每個測量點上重復測量五次,并取平均值。

由于干涉儀只有測長功能,所以采用12線法進行測量。提出12線法就是要充分利用雙頻激光干涉測量儀在位移測量上的高精度特性,同時避免對平動軸的直線度誤差和角度誤差進行直接測量,從而達到精確辨識平動單元各項基本誤差的目的结借。

將已知的定位誤差筐摘、俯仰誤差、偏轉誤差和直線度誤差,含3n個待定系數(shù)的滾動誤差和3個未知的垂直度誤差代入式中,則得到一個含有 3(n+1)個未知量參數(shù)的方程船老。

根據(jù)前面推導的公式設計了實驗方案,對三軸進行位移量誤差測量咖熟。總共測量12條線,解得18個誤差參數(shù),即機床工作臺的3個線位移誤差和3個角位移誤差,機床滑座的3個線位移誤差和3個角位移誤差,機床主軸箱的3個線位移誤差和3個角位移誤差柳畔。下面用圖的形式表現(xiàn)線1測量實驗數(shù)據(jù),其余線略

數(shù)據(jù)分析及結果:在確定了機床的運動模型和初始參數(shù),獲得了12線的測量數(shù)據(jù)后,用vc和mat-lab進行誤差數(shù)據(jù)計算,獲得了21項誤差參數(shù),數(shù)控機床的21項誤差參數(shù)求出后,通過插值的方法就可以計算出機床全部行程范圍內(nèi)的21項誤差參數(shù),作為誤差補償?shù)幕A馍管。

利用激光干涉儀對數(shù)控機床的幾何誤差進行檢測是一種成本低廉、測量效率高薪韩、操作簡單而且測量結果具有較高可信度的實用方法,應用該方法進行測量可顯著減少所需測量儀器咽斧、量具和量儀的數(shù)量及安裝調(diào)整時間,便于在工業(yè)現(xiàn)場使用,有較好的市場前景。

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