测定五轴偏差的常用方法需要进行大量测量操作。IBS精密工程公司开发了一种新的测量系统,R检测。IBS称:该系统可以精确测定回转轴的位置,用一个测头结合一个精密球一起进行测量。
R检测的目的是测量机床X、Y及Z坐标系中回转轴的位置。测量得到的偏差可以直接反映回转轴的位置误差。因为测得的数值呈现在机床坐标系中,所以很容易补偿这些位置误差。
工作原理
在R检测中,测头或者MT检查测头固定在机床主轴或非回转部位上,带测头的主轴部位在检测过程中不会旋转。测头上有三个与?2mm的主球接触的平面,而主球就安装在附装于机床耳轴上的一个转台上。在运动过程中,由测头内的三个精密测量系统监控三个对应接触元件的位移。通过这种方式可以在X、Y和Z向以亚微米级精度测定球的中心点坐标。
R检测可以用于仅在转台或耳轴运动时或二者同时运动时测定坐标轴的偏差。随着转台和耳轴运动,测头可以测量出主球中心点的真实位置。测头的读数显示在机床旁边的一个笔记本电脑上。通过R检测,可以进行完整的三维测量。通过一次测量——通常需要的时间不到两分钟,可以在两个方向确定位置,如同回转轴的平行度在两个方向确定一样。
测量转台回转中心点位置的常用方法是用百分表。通过测量转台中心孔,其位置可以通过打表测得。但是,这种方法会产生一个问题:中心孔的存在使测量永远不可能非常精确。此外,该方法仅在一维上测量,在其他方向测量必须重复进行,会消耗很多时间。
也可以用伸缩球棒通过一种标准的测量程序来确定中心位置。此过程可以提供转台的位置,但是如同百分表法一样,也是一种一维测量,因此需要进行多次测量才可以确定多个坐标轴的位置。R检测比常用的方法更快更精确,并且可以进行完整分析,在机床坐标系中给操作员提供误差参数。一般不会出错,因为测定的偏差可以在控制器中直接进行补偿。有的误差测定法对于耳轴转台非常复杂。在耳轴转台上用百分表测量几乎不可能实现良好效果,因此往往先做一个工件,然后在三坐标测量机上进行测量。这个过程非常耗时,测量结果的解释也非常复杂,一点都不直观。
此外,R检测还可以用于优化控制器设置。这一点可以对直线坐标轴进行,但对于回转轴的组合,却是一个对控制器而言很困难的任务,尤其是在重型工件倾斜时。
测试的用途
R检测有两大主要用途:作为一种确定坐标轴位置误差的方法或者在验收机床时进行检测。机床厂家可以采用此检测来确定回转的中心点以及回转轴与机床其他坐标轴的平行度。中心点位置误差可以在机床控制器中简单地进行补偿;平行度偏差却比较复杂。这种找正误差可以在一个额外的回转轴中得到补偿,通常是通过对转台进行手动调节完成补偿。
坐标轴位置误差的测定对机床用户也非常重要,因为这样的误差可以通过补偿和/或调节而降低,从而提高机床精度。用于完全验收检测是R检测系统的第二大主要用途:当主球放在工作台某个偏心位置且机床被编程设定来移动所有坐标轴时,测得的结果会记录机床所有误差参数,包括几何误差(如直线坐标轴的位置),找正和方正度误差及动态和控制器误差(如前向或反向误差)等。


