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恒德鑫与您浅谈五轴联动加工中心的精度检测方法

2020-12-18 15:07:46

1.五轴联动介绍

五轴联动加工中心是一种在计算机数控(CNC)系统控制下,具有五个坐标轴(x、y、z三个直线轴,c、a两个旋转轴),能够协调运动和过程的数控加工设备。

通过a轴和c轴的组合,除工件底面固定在工作台上外,其余五种表面均可通过立式主轴加工。a轴和c轴的分割值一般为0.001°,工件可细分成任意角度加工斜面和斜孔。如果将a轴和c轴与XYZ三直线轴连接,在先进的数控系统、伺服系统和软件的支持下,可以加工复杂空间曲面。

常见的垂直五轴联动加工中心有两个旋转轴,一是工作台的转轴,在x轴方向上以±90°的角度来回摆动,定义为摆线,也称A轴;另一个是工作台中间的转台,转台沿z轴方向旋转360°,定义为c轴。

目前加工中心XYZ轴和C轴的检测技术手段已经非常成熟。一般来说,XYZ三线轴的检测是以双频激光干涉仪为标准的。旋转c轴是通过双频激光干涉仪和匹配的旋转因子进行检测,或采用传统的正多面体和自准直仪进行角度划分检测,这里不再详述。

对于a轴,也是分角检测,也可作为双频激光干涉仪、陀螺仪、多面体棱镜和自准直仪的标准。但是,如果我们复制全套c轴检测方法,测量无法在整个行程中完成,因为随着A轴的转动,工作台会阻塞测量光路,无法继续检测。只能检测到部分角度,无法判断a轴整个行程范围的精度。

2.摆线轴(a轴)全行程测量光路的设计

在30°- 90°+中风,检测根据检测方案,可进行轴c。然而,随着轴继续摇摆轴心线,检查设备运行时+ 30°+ 90°范围内,逐渐出现工作台块测量棱镜面临的自准直望远镜光轴,所以仪器不能阅读和测量,检测中断。的基本原理是使用提高准直器为目标的可旋转的镜子,和90°旋转反射镜的光学路径可以转向避免阻塞测量光路由于推翻工作台的加工中心,相当于针对空气中的多面棱镜。

采用0.5”双轴自准直仪和24棱镜作为主要测量标准。采用激光干涉仪作为自准直器的匹配设备,实现快速图像查找。同时,为了使自准直仪在整个测量和读取过程中更加稳定可靠,推荐使用主机更大、三脚架更坚固的ML10激光干涉仪。

3.摆线轴(a轴)全行程检测中测量光程的快速对准与调整

与传统的c轴检测相比,a轴检测方案中的自准直镜远离正多面体棱镜并旋转了90度。与c轴检测相比,很难发现从直角远距离反射回来的光。经过多次实验和改进,探索了一种快速寻光方法。具体的检测工作和光路准直及调整步骤如下:

1)取下加工中心a轴上的密封盖,安装预先加工好的专用夹具。转动a轴,将专用夹具的偏心量调整到0.02 mm以内。安装24棱棱镜,0°测量面朝上。

2)角镜通过磁台底座吸附在机床主轴上。

3)将自准直器放置在激光干涉仪上,调整激光干涉仪的水平仪,将激光束对准旋转镜。慢慢旋转和调整可旋转的镜子左和右,和调整高度,左和右,高低位置的激光干涉仪主机在同一时间,以便测量多面体表面的反射光事件回反射激光干涉仪的洞。

这一步的目的是使自准直器的测量光轴与激光束平行。

4)卷尺测量激光干涉仪的光孔到自准直物镜中心的大约距离D(约130 mm)。将激光干涉仪三脚架台的距离按D逐渐减小,使自准直物镜的中心(即自准直物镜光轴的中心)降低到激光干涉仪光学孔所在的位置。

5)左右微动自准直仪可以看到通过角镜和多面体测量面反射回来的平面图像。

6)通过微调整激光三脚架的左右平移和高低升降位置,使自准直镜视场中的反射平面图像亮,即可进行检测。

4.摆线轴(A轴)全行程精度的测量方法

正确调整a轴检测光路后,即可进行a轴检测。

对于a轴的现场检测,以往只检测到部分行程,或根本不检测。检测方法也有其他的计量标准,但读取困难,检测效率低。采用上述检测方案后,测量效率明显提高,测量不确定度也满足《机床测试标准规范》的要求。另外,激光干涉仪在检查直线轴和c轴后不需要离开现场,直接穿上自准直器,吸住主轴上的转向镜进行检测。缺点是不同类型的加工中心需要预先加工不同的专用夹具。

恒德鑫与您浅谈五轴联动加工中心的精度检测方法

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