数控机床体积定位精度的测量与补偿

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      数控机床的体积定位精度包括线性位移误差、直线度误差、垂直度误差、角偏和刚性误差，这些误差决定了数控机床的精度性能。对于现代的数控机床，在假设误差是可重复的并可以测量的情况下通过软件补偿可以大大提高机床的精度性能。该方法的性能价格比较高是提高机床精度的一个较好的方法。
      数控机床由于其本身的运动比较复杂，因此其运动过程中产生的各种误差相对来说也比较复杂。以三轴加工中心为例，有21项误差元素。目前所采用的测量方法很多，其中大多都是利用激光测量。传统的方法对机床的体积定位精度的完整检测非常复杂和耗时。金机通提示，鉴于上述原因，许多国际化标准组织推荐了一种沿体对角线进行测量的方法。所谓体对角线就是指在空间直角坐标系中，由机床工作台三个进给方向上的最大行程所围成的长方体的对角线。国际化标准组织推荐该法的主要原因是体对角线的测量对各种误差元素非常敏感。但是该法的一个致命的缺陷是在测量过程中它无法获得足够的信息用于分离各误差元素。
      本文介绍一种新的激光矢量测量方法-激光多步矢量法,利用激光多谱勒测量仪进行多步的体对角线测量可以很容易地根据矢量原理测量出机床的各项误差。这里应用该方法我们对一台数控机床进行了检测，再通过补偿，提高了机床的精度。
      激光多步矢量法
      传统的体对角线测量
      体对角线测量法由于其检测的快速性曾经备受推荐。该方法和激光线性位移测量方法基本相同，唯一不同的地方在于体对角线测量法将激光束的方向沿着对角线方向，而线性位移测量是将激光束的方向沿着坐标轴的运动方向。金机通提示，具体的操作如下：先校准激光束的方向，使之平行于体对角线方向；将一块反射镜通过磁性座安装在主轴上，然后就可移动主轴进行测量 。测量的每一个位置的定位精度实际上取决于三个轴的定位精度，通常也受机床的几何精度的影响。www.jinjitong.com应该说体对角线测量法是一个比较好的测量方法，但是其不能识别误差源，当然也不能用来对机床进行补偿
      矢量测量法
      在本文所介绍的激光测量中，之所以将该方法称为矢量测量法是因为所测得的位移误差是平行于运动轴线方向的误差和垂直于运动轴线方向的误差的矢量和。即每次所测得的误差都是三个互相垂直的误差元素的矢量和。
      主轴每次移动到体对角线方向上的一个新的位置，使用矢量测量法能够测量到三个位移误差，而且沿每个轴方向测量到的数据是仅仅由于主轴沿该轴方向运动独立产生的，这样就可以将所测量到的误差数据分离为三个轴方向运动独立产生的，从而达到误差分离的目的。
      传统的体对角线测量中，移动光靶（做反射用）的轨迹是一条直线，在开始光线对准之后，在运动过程中一般不允许其有侧向位移，以免光线跑掉。而在激光矢量测量方法中，移动光靶通常可以交替地依次沿X、Y、Z轴分别以某一进给量移动，到达对角线上一个新的位置。如此反复一直到移动到该对角线的终点。金机通提示，移动光靶的轨迹不是一条直线，而且具有相当大的侧向位移，所以不可能使用传统的激光干涉仪，因为传统的干涉仪不能允许移动光靶有如此大的侧向位移。矢量测量中可以使用一个单孔激光干涉仪以及一个标准的平面反射镜作为移动光靶。移动光靶相对于体对角线的侧向位移与主轴单独沿各轴方向的进给量成正比。在矢量测量方法中，理论上移动光靶的任何侧向位移或与指定方向的垂直偏移都不会影响激光束的反射，这样保证了反射光的稳定性，而不会发生光在测量过程中跑掉的现象。

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