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機床上的球桿儀

日期：2009年12月16　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：機床
    球桿儀能快速(10—15min)、方便、經濟地評價和診斷CNC機床動態精度，適用于各種立臥式加工中心和數控車床等機床，具有操作簡單、攜帶方便的特點，機床其工作原理是將球桿儀的兩端分別安裝在機床的主軸與工作臺上(或者安裝在車床的主軸與刀塔上)，沈陽機床測量兩軸插補運動形成的圓形軌跡，并將這一軌跡與標準圓形軌跡進行比較，從而評價機床產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床上方便且安全的位置上。操作人員可能必須打開機床防護罩放置接口，應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算機的一個串口上的。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據讀數報告給計算機。
    (二)球桿儀的功能
    1．機床精度等級的快速標定、優化切削參數
    在不同進給率條件下用球桿儀檢測機床，沈陽機床機床這樣就可采用滿足加工精度要求的進給率進行加工，從而避免了廢品的產生。
    2．機床動態特性測試與評估、分離故障源
    球桿儀可以快速找出并分析機床的問題所在，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。例如機床撞車事故后的檢測，可用球桿儀快速告訴操作人員機床是否可繼續使用。在ISO標準中已規定了用球桿儀檢測機床精度的方法，用它可方便進行機床之間的性能比較，提示機床問題，建立機床性能檔案。現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凹的臺階，沈陽機床負值反向間隙的大小通常不受機床進給率的影響。在圖1—59中僅在r軸上顯示有負值反向間隙。
    (2)診斷值。圖1—59中r軸正負方向均存在相同大小，為—14．2p，m的負值反向間隙或失動量。
    (3)可能起因：
    1)在機床的導軌中可能存在間隙，機床導致當機床在被驅動換向時出現在運動中跳躍。
    2)用于彌補原有反向間隙而對機床進行的反向間隙補償的數值過大，沈陽機床導致原來具有正值反向間隙問題的機床出現負值反向間隙。
    3)機器可能受到編碼器滯后現象的影響。
    (4)對加工帶來的影響。機床在機器上負值反向間隙的影響為圓弧插補的刀具軌跡將出現一向內凹的跳躍。
    (5)推薦對策：
    1)檢查數控系統反向間隙補償參數設置是否正確。
    2)檢查機器是否受到編碼器滯后現象的影響。
    3)去除機器導軌的間隙，可能需要更換已磨損的機器部件。
    3．方便機床的保養與維護
    球桿儀可揭示機床精度變化趨勢，這樣可提醒維修工程師注意機床極有可能出現的問題，不致釀成大故障，實現機床的預防性維護。另外，球桿儀軟件可進行機床誤差的自動分離，沈陽機床維修工程師可快速找到機床故障所在，并集中精力去解決。
    4．縮短新機床開發研制周期
    用球桿儀檢測機床可分析出潤滑系統、機床軸承等的選用對機床精度性能的影響。這樣可根據測試情況改變原配套件的選用以至設計，因而縮短了新機床研制周期。
    5．方便機床驗收試驗
    對機床制造廠來說，可用球桿儀快速進行機床出廠檢驗，并作為隨機機床精度驗收文件。球桿儀現已被國際機床檢驗標準所采用，女¨IS0230、ANME B5．54、QA9000和ATA等。
對用戶來說，可用球桿儀來進行機床驗收試驗，機床代替NAS試件切削。對二手設備的檢測來講，沈陽機床這也是一個方便的儀器。
    6．有全套完整的附件可供選擇
    對于數控車床而言，有一套特殊附件來實現其360‘檢測，從而可用球桿儀軟件來進行兩軸聯動，故障自動分離。對于其他兩軸聯動機構，雷尼紹(RENISHAW)公司為用戶準備了可選中心座，從而使球桿儀也能用于對其進行自動故障分離。
    (1)360*車床適配器組件。可在車床上進行360‘、半徑為100mm的球桿儀測試。沈陽機床典型車床測試的安裝布局和各零件的名稱。機床
    (2)檢測程序。
    (動態數據采集、100mm球桿儀、2x平面)
    (360‘數據采集弧，180‘越程)
    (公制單位，進給率1000mm／min)
    M05；                                                                       (停止主軸)
    G01 X0．0 Z101．5 F1000；                              (直接運動到起始點)
    MOO；                                                                      (暫停，安裝球桿儀)
    G0土X0．0  Z100．0；                                         (運行切入，使球桿儀進入測量狀態)
    G02 X0．0 Z100．0 10．0 K—100．0；          (360叫匝時針圓弧)
    G02 X0．0 Z100．0 10．0 K—100．0；          (360叫匝時針圓弧)
    G01 X0．0 Z101．5；                                           (運行切出)
    MOO；                                                                       (開始逆時針方向數據采集)
    G01 X0．0 Z100．0；                                            (運行切入)
    G03 X0．0 Z100．0工0．0 K—100．0；          (360‘逆時針圓弧)
    G03 X0．0 Y100．0工0．0 K—100．0；          (360*逆時針圓弧)
    G01 X0．0 Z101．5；                         (360*逆時針圓弧)
    M30；                                       (運行切出)

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