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內(nèi)部空間精度補償金技術(shù)一直應(yīng)用領(lǐng)域于三坐標(biāo)量測機上，以確保三坐標(biāo)量測機做為計算方法用具而對其較高的精度明確要求,而其機械制造與電器增容的精度難以滿足用戶有關(guān)明確要求。一般三坐標(biāo)量測機都經(jīng)過補償金，使其能滿足用戶完成高精度量測的須要。隨著數(shù)控機床技術(shù)的不斷發(fā)展，對機床精度的明確要求也越來越高。現(xiàn)有機床精度單從機械設(shè)計和硬件制造上來考慮，成為制約金融行業(yè)發(fā)展的一個兩極化做為三坐標(biāo)量測機金融行業(yè)中引領(lǐng)量測技術(shù)先鋒的英國(Renishaw)公司，在將其三坐標(biāo)量測機UCC控制器中“內(nèi)部空間數(shù)值補償金技術(shù)”成功應(yīng)用領(lǐng)域十多年后，特別針對Fanuc、Siemens等數(shù)控控制系統(tǒng)，新近面世“內(nèi)部空間數(shù)值補償金技術(shù)”。以雷尼紹成熟的XL-80雷射光譜儀和QC-20球拍儀做為試驗基礎(chǔ)，向市場面世RVC-Fanuc和RVC-Siemens兩套內(nèi)部空間數(shù)值修改軟件，以相互配合具有二維內(nèi)部空間補償金選項的選用Fanuc或Siemens數(shù)控控制系統(tǒng)的加工中心、數(shù)控鏜銑和龍門機床來提高其內(nèi)部空間精度。從現(xiàn)階段使用者實際采用的反饋表明，RVC軟件在有關(guān)數(shù)控機床上采用靈活、簡便，效用明顯。遇到的瓶頸。將三坐標(biāo)量測機的內(nèi)部空間精度補償金技術(shù)引入到數(shù)控機床上，可成功地解決數(shù)控機床精度再提高的關(guān)鍵問題。

　　補償金原理

　　1數(shù)控機床歐幾里得精度常見的21項數(shù)值

在機床的兩軸移動內(nèi)部空間中，共有9個平移數(shù)值模塊，9個視角數(shù)值模塊和3個垂直度數(shù)值模塊，總計21項數(shù)值。要將21項數(shù)值對機器內(nèi)部空間位置的影響完全消除，須要將每項數(shù)值精確地檢驗出來，并科學(xué)研究開發(fā)有關(guān)軟件，將檢驗得到的數(shù)值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有相應(yīng)機能的數(shù)控控制系統(tǒng)所能接受的模塊，提供更多給控制系統(tǒng)補償金結(jié)果，從而提高機床內(nèi)部空間精度。

　　2數(shù)控控制系統(tǒng)的新增機能

　　采用內(nèi)部空間精度補償金方法對數(shù)控機床組織工作時產(chǎn)生的數(shù)值進行修改,如前所述，前期已經(jīng)在二維量測機金融行業(yè)被證實為是減小機床功能定位數(shù)值的有效方法之一。現(xiàn)階段，歐美國家許多知名數(shù)控控制系統(tǒng)廠家，如Siemens和Fanuc等，均在其高端數(shù)控控制系統(tǒng)中支持這種內(nèi)部空間精度補償金的方法(二維數(shù)值補償金或VCS)，采用這種方法可以通過生成機床整個組織工作內(nèi)部空間的數(shù)值模塊來全面補償金機床組織工作時在歐幾里得精度上的局限性，從而對機床現(xiàn)有的內(nèi)部空間功能定位數(shù)值進行實時糾正。

　　3海內(nèi)外發(fā)展動向

幾年前，當(dāng)具有內(nèi)部空間精度補償金機能的高端數(shù)控系統(tǒng)Siemens840Dsl(稱VCS)和Fanuc31i(稱二維數(shù)值補償金)推向市場后，國外生產(chǎn)高端數(shù)控機床的廠家就開始科學(xué)研究有關(guān)內(nèi)部空間精度的量測和數(shù)值補償金模塊計算方法，并有少量的科學(xué)研究成果公開發(fā)表。從現(xiàn)有發(fā)表的資料看，有選用雷射跟蹤量測法，在機床不同部位做為站點量測機床各內(nèi)部空間功能占位數(shù)值，并用一定數(shù)學(xué)模型分離數(shù)值源；也有選用雷射光譜儀相互配合球拍儀等其他量測工具，按21項數(shù)值逐一檢驗的方法。

選用雷射光譜儀試驗每項數(shù)值源則是現(xiàn)階段海內(nèi)外兩極化通行的辦法，其每項試驗結(jié)果均具有精度可溯源性，可以逐一量測并瀉量機床精度是否量測恰當(dāng)、穩(wěn)定可靠，并能方便快捷地隨時瀉量內(nèi)部空間補償金效用。市場上最為兩極化應(yīng)用領(lǐng)域的英國產(chǎn)XL-80雷射干涉儀還具有開放的軟件接口，方便快捷使用者自行科學(xué)研究開發(fā)自己的軟件。

　　特別針對Fanuc31i和Siemens840D開展內(nèi)部空間數(shù)值補償金所需軟、硬件設(shè)備

　　1檢驗設(shè)備

　　XL-80雷射光譜儀：分別量測非線性偏轉(zhuǎn)、直線度、射界、Bazas角等，為RVC軟件提供更多所需計算補償金模塊所需數(shù)值CSV。

　　QC20-W球拍儀：量測各軸間的垂直度；并提供更多機床電器數(shù)值與機械數(shù)值方向性診斷。

　　RX10庫塞縣(可選)：量測并提供更多回轉(zhuǎn)組織工作臺的轉(zhuǎn)角精度的量測與補償金。電子弧面等：量測機床滾擺等模塊。

　　2內(nèi)部空間數(shù)值修改軟件

　　Fanuc二維內(nèi)部空間補償金有關(guān)聯(lián)的修改軟件是RVC-Fanuc，Siemens有關(guān)聯(lián)的修改軟件是RVC-Siemens。

RVC軟件具有如下表所示三大機能，每一機能能夠為被測機床完成不同項目的補償金：普通非線性數(shù)值補償金、二維內(nèi)部空間數(shù)值補償金(非線性偏轉(zhuǎn)、直線度、視角)和兩軸間垂直度數(shù)值補償金。

　　3數(shù)控控制系統(tǒng)及有關(guān)聯(lián)的內(nèi)部空間補償金機能選擇附件

　　Fanuc3DCompensation機能和SiemensVCS機能。

　　其中840Dsl1.3或更新版本，須要加載恰當(dāng)?shù)腅LF文檔；雷尼紹開發(fā)的RVC-Siemens適用于“VCSplus”、“VCSA3”和“VCSA5”。

　　進行補償金機能要采取如下表所示幾個步驟：

　　·在機器組織工作內(nèi)部空間范圍中采集量測數(shù)據(jù),評估局限性模塊并將它們保存為CSV;

　　·將文檔拷入數(shù)控控制系統(tǒng)LBA“Manufact.Cycles”(\CMA)中；

　　·選用GUD-變量激活補償金；

·控制系統(tǒng)實時計算補償金結(jié)果并根據(jù)三根歐幾里得軸線的實際MCS位置將其寫入位置偏置。

　　4在內(nèi)部空間補償金前對機床基礎(chǔ)狀況的明確要求

　　在進行內(nèi)部空間數(shù)值補償金前最好用球拍儀對機床綜合精度狀況進行評估，若機床存在較大的反向躍沖、伺服不匹配等電器數(shù)值，則即使進行內(nèi)部空間數(shù)值補償金，也對該機床加工精度改善不大。在進行內(nèi)部空間數(shù)值補償金前將機床電器數(shù)值調(diào)整為次要精度問題尤為必要(對機床綜合精度狀況評估參見QC20-W球拍儀采用說明)。重復(fù)精度不好的機床即使進行內(nèi)部空間數(shù)值補償金，補償金效用也不明顯。

對于精度明確要求高達5μm左右的數(shù)控機床，建議對其采用環(huán)境應(yīng)該按三坐標(biāo)量測機的采用環(huán)境來明確要求，否則從長遠來看機床自身因環(huán)境變化而帶來的精度變化將會在某種程度上削弱內(nèi)部空間誤差補償金的效用。

　　RVC內(nèi)部空間數(shù)值修改軟件的應(yīng)用領(lǐng)域案例

　　1RVC-Fanuc軟件應(yīng)用領(lǐng)域

　　英國某公司在日常生產(chǎn)中采用的配裝Fanuc31i的FanucRobodrill機床上，用雷尼紹RVC內(nèi)部空間數(shù)值修改軟件對該機床進行了二維內(nèi)部空間數(shù)值補償金，并按ISO230-4“數(shù)控機床圓檢驗”標(biāo)準(zhǔn)選用球拍儀對該機床補償金前和補償金生效后的XY平面內(nèi)的圓度進行驗證比較，其圓度數(shù)值由9.1μm減小到5.7μm。

　　在北京某機床科學(xué)研究機構(gòu)最新生產(chǎn)的Fanuc31i數(shù)控坐標(biāo)鏜床上，用QL20-W球拍儀對該機床進行綜合精度試驗，在3D內(nèi)部空間數(shù)值補償金前，XY平面的垂直度XWY為24.9μm/m，綜合圓度為11.5μm。

加上3D內(nèi)部空間數(shù)值補償金模塊和垂直度補償金模塊并使補償金生效后,垂直度數(shù)值XWY為2μm/m;綜合圓度數(shù)值為5.2μm～6.6μm(含多次量測的重復(fù)性數(shù)值)。

　　為方便快捷說明該機床內(nèi)部空間數(shù)值補償金的細(xì)節(jié)，現(xiàn)以Y軸為例，將該機床的精度試驗和補償金后的效用作一詳細(xì)介紹如下表所示：

　　該機床Y軸運動在X方向的Bazas數(shù)值YRX最大達到12〃；Y軸在Z方向的俯仰數(shù)值YRZ最大達到9〃；在X-500Z-791.235位置(即主軸端部)對Y軸功能定位精度YTY進行量測,數(shù)值大約為14μm。

　　在離主軸450mm位置,對Y軸功能定位精度進行量測,數(shù)值YTY大約為12μm,但顯然由于機床Y軸在X方向視角數(shù)值的影響，同樣是Y軸功能定位精度，在離主軸端面不同位置量測，其精度曲線差異很大、

2RVC-Siemens軟件應(yīng)用領(lǐng)域

　　在意大利Breton公司配裝Siemens840D的Flymill1000龍門機床上,選用XL-80雷射光譜儀和球拍儀對每項歐幾里得精度進行量測并完成VCS內(nèi)部空間數(shù)值補償金。排在前三位最為明顯的改進有X軸功能定位精度數(shù)值XTX由68μm減小到2μm；Z軸在Y方向的直線度數(shù)值ZTY從18μm減小到3.7μm；X軸在Z方向的直線度數(shù)值XTZ從15μm減小到1.1μm。

對于上述量測和VCS補償金，選用內(nèi)部空間多處量測非線性功能定位精度的辦法來驗證內(nèi)部空間精度整體提高的結(jié)論。例如在沒有做內(nèi)部空間補償金前，某內(nèi)部空間上高、中、低3處的位置數(shù)值分別為5.8μm、3.9μm、8.0μm;而在用XL-80雷射光譜儀和球拍儀進行VCS內(nèi)部空間數(shù)值后，在該高、中、低三處的位置數(shù)值分別為2.7μm、1.9μm、2.1μm。可見內(nèi)部空間各處的整體位置精度在VCS生效后都有所提高，并趨于一致，其ISO230-4球拍儀試驗圓度相應(yīng)也提高了25%。

　　在位于德國Erlangen的Siemens技術(shù)中心內(nèi),對一臺配裝Siemens840D的Huron機床進行了試驗。試驗表明RVCSiemens軟件與Siemens控制系統(tǒng)的VCS機能在機床上完全有效。垂直度補償金效用特別明顯，XY垂直度XWY由-9.8〃提高到-0.1〃；同時非線性和視角補償金結(jié)果也不錯。

參與試驗的有關(guān)人員評論道，選用雷尼紹球拍儀和XL-80雷射光譜儀比其他同類產(chǎn)品采用要快許多，因為從儀器安裝采用上看雷尼紹的產(chǎn)品更為方便快捷。

　　按ISO230-2對Y軸進行非線性功能定位精度的補償金前后的對比。按ISO230-4進行球拍儀試驗的圓度精度提高近40%。

　　結(jié)論

　　鑒于數(shù)控機床兩軸歐幾里得精度補償金技術(shù)與五軸機床中回轉(zhuǎn)軸補償金技術(shù)的不同(回轉(zhuǎn)軸補償金須要數(shù)控控制系統(tǒng)另外的選項和另外的試驗方法)，根據(jù)多數(shù)使用者的需求，現(xiàn)階段RVC軟件主要特別針對的是兩軸機床的內(nèi)部空間數(shù)值補償金?，F(xiàn)階段使用者在試驗應(yīng)用領(lǐng)域中產(chǎn)生的若干看法：

(1)根據(jù)多個客戶的試驗反饋來看，選用XL-80雷射光譜儀和QC20-W球拍儀進行內(nèi)部空間數(shù)值補償金試驗，由于可以方便快捷地分別對機床每項數(shù)值進行試驗并快速驗證補償金效用，還可以有選擇地只挑選部分關(guān)鍵數(shù)值項來補償金，因而在確保準(zhǔn)確性的前提下，也可選用有選擇地補償金的方法來節(jié)約時間。

　　(2)用ML10/XL80雷射光譜儀逐一試驗非線性偏轉(zhuǎn)、直線度、視角數(shù)值，容易對數(shù)值溯源，方便快捷判斷數(shù)值方向。

　　(3)選用QC20-W無線球拍儀，在一次安裝的情況下，對機床XY、YZ和ZX三個平面進行試驗，可快速對垂直度進行量測和補償金。

　　(4)試驗結(jié)果證明，用雷尼紹公司的RVC軟件對Fanuc31i和Siemens840Dsl的機床進行二維數(shù)值補償金，通過按ISO230-2標(biāo)準(zhǔn)選用雷射光譜儀或/和按ISO230-4標(biāo)準(zhǔn)選用球拍儀儀驗證，補償金前后效用明顯。

　　( 文章來源：互聯(lián)網(wǎng) )

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