二十年前加匈,機(jī)床的最大定位誤差為絲桿的螺距誤差及絲桿的熱膨脹誤差。但現(xiàn)在上述的大部份誤差已被大幅度降低仑荐,機(jī)床的主要誤差轉(zhuǎn)而變成垂直度誤差和直線度誤差雕拼。為了達(dá)到高的機(jī)床三維空間定位精度纵东,機(jī)床上所有的3個(gè)位移誤差、6個(gè)直線度誤差和3個(gè)垂直度誤差都必須得到測(cè)量與補(bǔ)償啥寇。用傳統(tǒng)的激光干涉儀來測(cè)量直線度和垂直度誤差是較困難并費(fèi)時(shí)費(fèi)錢的偎球。通常需要停機(jī)數(shù)日并要求有經(jīng)驗(yàn)的行家來進(jìn)行測(cè)量。
美國(guó)光動(dòng)公司(Optodyne, Inc. )已為機(jī)床三維體積定位誤差測(cè)量開發(fā)了一種新的辑甜、突破性的激光矢量測(cè)量技術(shù)(美國(guó)專利6,519,043, 2/11/2003)衰絮。這種測(cè)量方法僅需數(shù)小時(shí)就可以完成而不是傳統(tǒng)激光干涉儀的幾天。因此蝎业,三維體積定位誤差測(cè)量和補(bǔ)償變得實(shí)用增珠,并可達(dá)到更高的精度和更小的公差。
意大利的一家公司JOBS S.P.A.自八十年代以來一直在制造三軸和五軸高速線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床捣卵。二年前JOBS用光動(dòng)公司專利許可的激光多普勒干涉儀(LDDM)取代了傳統(tǒng)的激光校準(zhǔn)設(shè)備弓并。結(jié)合三維體積定位誤差測(cè)量技術(shù),或者結(jié)合光動(dòng)公司發(fā)明的分步對(duì)角線測(cè)量技術(shù)借陕,LDDM使JOBS很容易地做到精確的測(cè)量认寓,并可以在生產(chǎn)運(yùn)作發(fā)生危機(jī)前就察覺到問題。
如果零件不合格物少,就將直接影響裝配和電氣部門的生產(chǎn)。而如果零件加工不能滿足規(guī)定的公差芹寓,則要花更多時(shí)間來裝配以保證機(jī)床能做到加工精度的技術(shù)指標(biāo)东著。用光動(dòng)公司的三維體積激光校準(zhǔn)設(shè)備,JOBS公司花很少時(shí)間妓唬,幾次測(cè)量就得到了更完整的數(shù)據(jù)铲瞎。使得JOBS公司很清楚地了解機(jī)床的誤差,便及時(shí)地校準(zhǔn)這些誤差苫昌,因而以更有競(jìng)爭(zhēng)性的質(zhì)量和價(jià)格交付用戶颤绕。
分步對(duì)角線測(cè)量方法使用4條相同的對(duì)角線設(shè)置,采集了12組數(shù)據(jù)祟身。在測(cè)量得到數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上奥务,所有三個(gè)位移誤差、六個(gè)直線度誤差和三個(gè)垂直度誤差都能確定袜硫。測(cè)量得到的定位誤差可以用來產(chǎn)生三維體積補(bǔ)償表氯葬,此表可以被上載到Siemens 840D控制器以校準(zhǔn)任何定位誤差,從而提高了定位精度婉陷。
JOBS公司報(bào)道了用光動(dòng)的干涉儀以及分步對(duì)角線測(cè)量方法只要很少的幾次測(cè)量就得到了足夠多的數(shù)據(jù)帚称,可以非常清楚地顯示出機(jī)床的狀態(tài)。JOBS非常容易地解決了一些通常的問題秽澳,諸如裝配誤差闯睹、溫度變化引起的誤差以及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的問題等戏羽,并沒有增加裝配時(shí)間。JOBS生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量越來越好楼吃。而且始花,用于三維體積校準(zhǔn)的分步對(duì)角線測(cè)量需要最多7次測(cè)量,從這7次測(cè)量中可了解到大部分誤差的類型及大小牢簸。JOBS已經(jīng)認(rèn)定使用該方法來替代傳統(tǒng)儀器在裝配線上作為光學(xué)準(zhǔn)直儀骨矗、直尺以及花崗石平臺(tái)。
JOBS公司使用的光動(dòng)公司的LDDM技術(shù)采用了單光束的MCV-500及雙光束的MCV-2002從一個(gè)可移動(dòng)的靶標(biāo)上反射回調(diào)制過的激光束渺类,帶有位置信息的光束被探測(cè)到并經(jīng)過處理用來產(chǎn)生查找表烛储,因而能使控制器補(bǔ)償誤差。由于返回光束沒有像傳統(tǒng)的激光干涉儀那樣對(duì)偏移有要求累换,因此設(shè)置非彻酌担快。僅需調(diào)整二個(gè)元件:一個(gè)單孔的發(fā)射和接受激光束的激光頭待插,一個(gè)作為靶標(biāo)的平面鏡竭撇。
JOBS公司報(bào)道了單光束的MCV-500利用分步對(duì)角線測(cè)量使得只要中斷很少裝配時(shí)間就可以得到三維體積定位誤差,因此大大降低了成本捷妥。
激光和平面鏡安置在主軸和工作臺(tái)上你义,沿每一軸X軸、Y軸摩潮、Z軸分別分步交替移動(dòng)况既,這樣重復(fù)一直走到對(duì)角線的對(duì)角上。所有三個(gè)軸每一步移動(dòng)后對(duì)角線的定位誤差就采集到了组民。這項(xiàng)技術(shù)采集了三倍的數(shù)據(jù)量棒仍,并允許可以測(cè)量得到每一軸移動(dòng)時(shí)的位移誤差。
靶標(biāo)移動(dòng)的軌跡并不是直線臭胜,側(cè)向移動(dòng)是較大的莫其。而傳統(tǒng)的干涉儀不允許這么大的側(cè)向移動(dòng),測(cè)不到數(shù)據(jù)耸三。而LDDM激光干涉儀使用一個(gè)平面鏡作靶標(biāo)乱陡,平行于鏡子的移動(dòng)不會(huì)轉(zhuǎn)移激光束,也不會(huì)改變從光源來的距離仪壮。因此蛋褥,測(cè)量不會(huì)受到影響。
最多可以有四個(gè)工作位置的溫度傳感器連接到自動(dòng)溫度補(bǔ)償單元睛驳。自動(dòng)溫度補(bǔ)償也對(duì)諸如環(huán)境因素烙心,如空氣溫度、大氣壓力以及機(jī)床溫度的變化提供補(bǔ)償乏沸。
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