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機(jī)床上的球桿儀

日期：2009年12月16　來源：沈陽第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：機(jī)床
    球桿儀能快速(10—15min)、方便、經(jīng)濟(jì)地評(píng)價(jià)和診斷CNC機(jī)床動(dòng)態(tài)精度，適用于各種立臥式加工中心和數(shù)控車床等機(jī)床，具有操作簡單、攜帶方便的特點(diǎn)，機(jī)床其工作原理是將球桿儀的兩端分別安裝在機(jī)床的主軸與工作臺(tái)上(或者安裝在車床的主軸與刀塔上)，沈陽機(jī)床測量兩軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)形成的圓形軌跡，并將這一軌跡與標(biāo)準(zhǔn)圓形軌跡進(jìn)行比較，從而評(píng)價(jià)機(jī)床產(chǎn)生誤差的種類和幅值。
    (一)球桿儀的安裝
    球桿儀接口放置在機(jī)床上方便且安全的位置上。操作人員可能必須打開機(jī)床防護(hù)罩放置接口，應(yīng)注意將接口電纜通過合適的孔位拉出。球桿儀是通過傳感器接口盒連接到計(jì)算機(jī)的一個(gè)串口上的。傳感器接口包括一條由9V電池供電的電子線路，它跟蹤傳感器的伸縮并通過串行接口把數(shù)據(jù)讀數(shù)報(bào)告給計(jì)算機(jī)。
    (二)球桿儀的功能
    1．機(jī)床精度等級(jí)的快速標(biāo)定、優(yōu)化切削參數(shù)
    在不同進(jìn)給率條件下用球桿儀檢測機(jī)床，沈陽機(jī)床機(jī)床這樣就可采用滿足加工精度要求的進(jìn)給率進(jìn)行加工，從而避免了廢品的產(chǎn)生。
    2．機(jī)床動(dòng)態(tài)特性測試與評(píng)估、分離故障源
    球桿儀可以快速找出并分析機(jī)床的問題所在，主要可檢查反向差、反向間隙、伺服增益、垂直度、直線度、周期誤差等性能。例如機(jī)床撞車事故后的檢測，可用球桿儀快速告訴操作人員機(jī)床是否可繼續(xù)使用。在ISO標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定了用球桿儀檢測機(jī)床精度的方法，用它可方便進(jìn)行機(jī)床之間的性能比較，提示機(jī)床問題，建立機(jī)床性能檔案�，F(xiàn)僅以反向間隙為例來介紹。
    (1)反向間隙。圖形中有沿某軸線開始向圖形中心內(nèi)凹的臺(tái)階，沈陽機(jī)床負(fù)值反向間隙的大小通常不受機(jī)床進(jìn)給率的影響。在圖1—59中僅在r軸上顯示有負(fù)值反向間隙。
    (2)診斷值。圖1—59中r軸正負(fù)方向均存在相同大小，為—14．2p，m的負(fù)值反向間隙或失動(dòng)量。
    (3)可能起因：
    1)在機(jī)床的導(dǎo)軌中可能存在間隙，機(jī)床導(dǎo)致當(dāng)機(jī)床在被驅(qū)動(dòng)換向時(shí)出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)中跳躍。
    2)用于彌補(bǔ)原有反向間隙而對(duì)機(jī)床進(jìn)行的反向間隙補(bǔ)償?shù)臄?shù)值過大，沈陽機(jī)床導(dǎo)致原來具有正值反向間隙問題的機(jī)床出現(xiàn)負(fù)值反向間隙。
    3)機(jī)器可能受到編碼器滯后現(xiàn)象的影響。
    (4)對(duì)加工帶來的影響。機(jī)床在機(jī)器上負(fù)值反向間隙的影響為圓弧插補(bǔ)的刀具軌跡將出現(xiàn)一向內(nèi)凹的跳躍。
    (5)推薦對(duì)策：
    1)檢查數(shù)控系統(tǒng)反向間隙補(bǔ)償參數(shù)設(shè)置是否正確。
    2)檢查機(jī)器是否受到編碼器滯后現(xiàn)象的影響。
    3)去除機(jī)器導(dǎo)軌的間隙，可能需要更換已磨損的機(jī)器部件。
    3．方便機(jī)床的保養(yǎng)與維護(hù)
    球桿儀可揭示機(jī)床精度變化趨勢，這樣可提醒維修工程師注意機(jī)床極有可能出現(xiàn)的問題，不致釀成大故障，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的預(yù)防性維護(hù)。另外，球桿儀軟件可進(jìn)行機(jī)床誤差的自動(dòng)分離，沈陽機(jī)床維修工程師可快速找到機(jī)床故障所在，并集中精力去解決。
    4．縮短新機(jī)床開發(fā)研制周期
    用球桿儀檢測機(jī)床可分析出潤滑系統(tǒng)、機(jī)床軸承等的選用對(duì)機(jī)床精度性能的影響。這樣可根據(jù)測試情況改變原配套件的選用以至設(shè)計(jì)，因而縮短了新機(jī)床研制周期。
    5．方便機(jī)床驗(yàn)收試驗(yàn)
    對(duì)機(jī)床制造廠來說，可用球桿儀快速進(jìn)行機(jī)床出廠檢驗(yàn)，并作為隨機(jī)機(jī)床精度驗(yàn)收文件。球桿儀現(xiàn)已被國際機(jī)床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所采用，女¨IS0230、ANME B5．54、QA9000和ATA等。
對(duì)用戶來說，可用球桿儀來進(jìn)行機(jī)床驗(yàn)收試驗(yàn)，機(jī)床代替NAS試件切削。對(duì)二手設(shè)備的檢測來講，沈陽機(jī)床這也是一個(gè)方便的儀器。
    6．有全套完整的附件可供選擇
    對(duì)于數(shù)控車床而言，有一套特殊附件來實(shí)現(xiàn)其360‘檢測，從而可用球桿儀軟件來進(jìn)行兩軸聯(lián)動(dòng)，故障自動(dòng)分離。對(duì)于其他兩軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，雷尼紹(RENISHAW)公司為用戶準(zhǔn)備了可選中心座，從而使球桿儀也能用于對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)故障分離。
    (1)360*車床適配器組件�？稍谲嚧采线M(jìn)行360‘、半徑為100mm的球桿儀測試。沈陽機(jī)床典型車床測試的安裝布局和各零件的名稱。機(jī)床
    (2)檢測程序。
    (動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集、100mm球桿儀、2x平面)
    (360‘數(shù)據(jù)采集弧，180‘越程)
    (公制單位，進(jìn)給率1000mm／min)
    M05；                                                                       (停止主軸)
    G01 X0．0 Z101．5 F1000；                              (直接運(yùn)動(dòng)到起始點(diǎn))
    MOO；                                                                      (暫停，安裝球桿儀)
    G0土X0．0  Z100．0；                                         (運(yùn)行切入，使球桿儀進(jìn)入測量狀態(tài))
    G02 X0．0 Z100．0 10．0 K—100．0；          (360叫匝時(shí)針圓弧)
    G02 X0．0 Z100．0 10．0 K—100．0；          (360叫匝時(shí)針圓弧)
    G01 X0．0 Z101．5；                                           (運(yùn)行切出)
    MOO；                                                                       (開始逆時(shí)針方向數(shù)據(jù)采集)
    G01 X0．0 Z100．0；                                            (運(yùn)行切入)
    G03 X0．0 Z100．0工0．0 K—100．0；          (360‘逆時(shí)針圓弧)
    G03 X0．0 Y100．0工0．0 K—100．0；          (360*逆時(shí)針圓弧)
    G01 X0．0 Z101．5；                         (360*逆時(shí)針圓弧)
    M30；                                       (運(yùn)行切出)

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