某卧式数控车床圆轨迹精度测试与分析-数控机床市场网

您现在的位置：车床网> 技术前沿> 某卧式数控车床圆轨迹精度测试与分析

某卧式数控车床圆轨迹精度测试与分析

2020-5-25 来源：沈阳机床股份有限公司作者：谭智马晓波，曹铎

摘要：本文首先分析了球杆仪测试的基本原理，后以卧式数控车床为例，梳理了数控车床圆轨迹精度测试流程，并测量了该卧式数控车床的圆轨迹精度，并对各误差项在圆度误差中的占比进行了分析。通过整个测试及优化流程，证明了该测试流程、误差识别方法省时高效。

关键词 ：球杆仪；测试流程；圆轨迹测试

目前随着数控机床制造技术的突飞猛发展，数控机床市场的需求量及技术要求也随之越来越高；如何能在提高生产效率的同时，最大限度地降低制造成本、缩短交货周期、并且保证机床的精度，因此急需先进的检测设备及精度优化的流程手段[1]。在影响机床加工精度的因素中，起支配作用的是运动精度。了解掌握机床的运动精度对于精密加工而言不可或缺。如果构成机床设备的各零部件的尺寸、形状精度低，则机床的运动精度差。另外，安装与调整控制系统等对机床运动精度也有影响[2]。本文将以球杆仪这一高效、便捷的测量仪器来对某卧式数控车床进行圆轨迹精度测试与分析。

1、球杆仪误差测量原理

1.1 球杆仪结构简述

图 1 球杆仪构造图

1. 传感器球 2.LED 状态指示灯 3. 无线电通信模块 4. 中心球（固定）5. 开

关和电池盖 6. 球杆仪传感器 7. 序列号（底部）8. 盖环

英国 Renishaw 公司生产的 QC20 球杆仪是一种快速检测机床性能的精密仪器，具体的构造如图 1 所示，球杆仪的传感器是球杆仪系统的主要部件，是一个精密的线性传感器，能够精确测出在球杆标称 (100 mm) 长度 ±1 mm 行程内的伸缩量。此传感器可提供电子信号，这些信号经处理后与计算机无线通讯。这允许 Ballbar 20 软件对传感器名义长度上的微小变化进行测量和分析。

1.2 球杆仪的测试原理

用球杆仪进行误差测量，设坐标系的原点 O(0,0) 为车床主轴轴杆上球座的中心，P(x,z) 为刀架臂球心的名义坐标，当机床运动到目标位置 P(x,z) 时，设机床的实际位置为P'(x',z')。则机床的空间误差可用这两个坐标表示如下：

式（4）表示点 P 处的定位和球杆仪半径误差的关系。该式是球杆仪测量装置的基本方程式，反映了测量结果与误差矢量之间的关系。测量所有的 ∆R，做出圆度误差曲线，可以综合反映出机床部件相互几何关系等因素。

2 、测试内容及过程

针对数控车床进行球杆仪圆弧插补测试的总体测试流程如图 2。

①先预热机床：使机床以测试速度运行半个小时，让机床进行充分的润滑与热机；②再确定测试半径：按照测试需求及机床行程选择测量半径；③对程序进行预运行：按照选定的半径、速度进行程序预运行，确保测试程序没有问题；④确保球杆仪连接：连接球杆仪，包括电源、传感器、球座，将球杆仪链接到机床，准备进行实验；⑤执行测试：在测试程序通过预运行后，开始执行测试；⑥数据诊断：对测量结果进行诊断，明确各轴的位置误差，角度误差，直线度，垂直度，以及比例误差，周期误差等误差项的排序。⑦参数优化：在数据诊断的基础上，进行系统参数优化；⑧结果验证：在优化后对再次执行测试，如测试结果不理想，再次执行参数优化步骤以获得更好的优化效果。