一種利用激光跟蹤儀進行螺距補償?shù)姆椒?/h1>
2019-10-26 03:33:12鄒純標
設(shè)備管理與維修 2019年10期
鄒純標
（中車株洲電力機車有限公司，湖南株洲 412000）
1 螺距補償?shù)脑?/h2>
由于數(shù)控機床的絲杠在制造、安裝和調(diào)整上存在誤差以及長期使用造成的磨損，導(dǎo)致螺距實際移動值與預(yù)期設(shè)定值之間存在差異，造成機械實際進給值與預(yù)期信號值的不一致，最終造成機床精度變差、零件加工精度不穩(wěn)定。因此，一般在機床出廠時機床制造廠家需要對機床各軸進行螺距補償。當(dāng)機床使用一定年限，傳動部件磨損時，也需要對機床進行螺距補償。
2 激光跟蹤儀進行螺距補償應(yīng)用的背景
中車株洲電力機車有限公司有1 臺2003 年從奧地利進口的大型五軸數(shù)控龍門銑，機床采用840D 數(shù)控系統(tǒng)，在當(dāng)時為非常高端先進的機床。機床X 方向全長50 m（分2 個工位，每個工位25 m，分別獨立操作），Y 方向行程5 m，Z 向行程2 m，X軸為龍門軸，采用雙邊單伺服電機驅(qū)動，齒輪齒條傳動，Y 軸為直線軸，單伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動，Z 軸也是龍門軸，采用雙邊單伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動。由于機床X 軸行程很長，且X 軸單邊無雙電機或雙齒輪消隙，機床X 軸精度較低。
設(shè)備使用十多年后，機床Y 軸和Z 軸由于采用絲杠傳動，精度降低較小，但是X 軸由于齒輪齒條的磨合磨損，精度降低很快，需要維修X 軸傳動機構(gòu)，更換X 軸齒輪、調(diào)整齒輪齒條的嚙合，并對X 軸重新進行螺距補償。
螺距補償一般用在絲杠傳動上，但下面介紹的是螺距補償在機床X 軸的齒輪齒條傳動上的應(yīng)用，也是對螺距補償?shù)囊环N深化應(yīng)用。進行螺距補償時公司無長距離激光干涉儀（中車株洲電力機車有限公司內(nèi)激光干涉儀最長測量距離為10 m），用短距離激光干涉儀一段段進行補償會出現(xiàn)很大的累積誤差，但有檢測產(chǎn)品用的激光跟蹤儀，最長檢測距離50 m，檢測精度可達0.1 μm。因此采用激光跟蹤儀對機床X 軸進行定位精度檢測并補償，最后用激光干涉儀分段檢查補償?shù)木取?/p>
3 利用激光跟蹤儀進行螺距補償
首先，對X1 軸零位到25 m 按500 mm 等分，利用激光跟蹤儀檢測每500 mm 機床的定位精度和重復(fù)定位精度。得到的定位精度為±0.2 mm/500 mm，重復(fù)定位精度為±0.05 mm。證明機床的重復(fù)定位精度沒有降低。通過來回多次測量，發(fā)現(xiàn)機床X1 軸正向運動與X1 軸反向運動經(jīng)過同一點的位置基本重合，不需要修改軸的反向間隙參數(shù)，只需要進行單向螺距誤差補償EEC。但經(jīng)過檢測，X1 軸在全程方向上有3 mm 的偏差，即機床X1 軸從零位走全程25 000.000 mm，實際測得數(shù)據(jù)為25 002.976 mm。如果直接進行螺距補償，將會出現(xiàn)補償數(shù)據(jù)有3 mm 的大數(shù)據(jù)，不利于機床的使用。經(jīng)過重新計算X1 軸的絲杠螺距，修改X1/X2 軸MD31030 參數(shù)（注意修改此參數(shù)時需龍門軸2 個軸的參數(shù)一起修改，以免出現(xiàn)龍門不同步的情況）。最后，機床X1 軸從零位走全程25 000.000 mm，實際測得數(shù)據(jù)為25 000.005 mm。
螺距補償步驟如下。
對X1 軸按500 mm 等分，利用激光跟蹤儀檢測每500 mm機床的定位精度和重復(fù)定位精度得到的定位精度為±0.15 mm/500 mm，重復(fù)定位精度為±0.05 mm。精度檢測結(jié)果如表1 所示。
首先，查找機床是否有補償文件。本機床自帶補償文件，X1、X2 軸分別對應(yīng)AX1_EEC.SPF 和AX7_EEC.SPF。如果沒有補償文件，需要將通信界面—程序/數(shù)據(jù)—NC 生效數(shù)據(jù)（文件夾）—測量系統(tǒng)誤差補償（文件夾）內(nèi)找到相應(yīng)的測量系統(tǒng)誤差補償軸，復(fù)制出補償文件，在用戶循環(huán)中新建零件程序格式的補償文件。
（1）檢查MD38000，讀取系統(tǒng)支持的最大補償點數(shù)。用戶進行補償設(shè)計分配的點數(shù)要小于等于該值。
（2）在系統(tǒng)中打開零件程序格式的補償文件，這里X1 軸為AX1_EEC.SPF。
（3）新建補償文件需對文件內(nèi)的補償參數(shù)進行修改，包括：
$AA_ENC_COMP_STEP［e，AXi］：坐標軸AXi 螺距誤差補償間隔，這里是500，e 表示測量系統(tǒng)，e=0 表示第一測量系統(tǒng)，e=1 表示第二測量系統(tǒng)，這里e=0。i 表示軸號，這里i=1。
$AA_ENC_COMP_MIN［e，AXi］：坐標軸AXi 螺距誤差補償起始點，這里是0。
$AA_ENC_COMP_MAX［e，AXi］：坐標軸AXi 螺距誤差補償終點，這里是51.
$AA_ENC_COMP［e，N，AXi］:坐標軸AXi 在補償點N 處的補償值。
（4）根據(jù)測量結(jié)果，確定各個點的補償值，在系統(tǒng)上編輯補償文件。
（5）把機床數(shù)據(jù)MD32700 設(shè)置為0，補償文件作為零件程序執(zhí)行一次。
（6）把機床數(shù)據(jù)MD32700 設(shè)置為1，螺距誤差補償使能生效，保護補償文件。
（7）系統(tǒng)復(fù)位“NCK Reset”，新的補償值生效。
重新檢測X1 軸定位精度，通過依次選擇診斷—服務(wù)顯示—軸調(diào)整，觀察絕對補償值來檢查X1 軸的補償文件是否生效。檢測后繼續(xù)對偏差較大的位置進行補償，如此反復(fù)3～4 次，X1 軸定位精度達到±0.04 mm/500 mm。最終測量結(jié)果如圖1 所示。
表1 機床定位精度和重復(fù)定位精度的檢測結(jié)果 mm
同時，X2 軸螺距補償前也先需檢查全程的定位精度是否準確（推薦X1、X2 同時檢查全程精度），如果有偏差，需先修改X2 軸MD31030 參數(shù)。最后，機床X2 軸從零位走全程25 000.000 mm，實際測得數(shù)據(jù)為25 000.008 mm。然后按前面螺距補償步驟，對X2 軸進行螺距補償。X2 軸定位精度達到±0.04 mm/500 mm。最終測量結(jié)果如圖2 所示。
圖1 X1 軸螺距補償后的最終測量結(jié)果
圖2 X2 軸螺距補償后的最終測量結(jié)果
最后對X1、X2 軸的精度用激光干涉儀重新分段檢測。檢測結(jié)果與激光跟蹤儀檢測結(jié)果基本吻合。
猜你喜歡
“不等式”檢測題中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2021年6期)2021-11-22 07:50:58 “一元一次不等式”檢測題中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2021年6期)2021-11-22 07:50:58 “一元一次不等式組”檢測題中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2021年6期)2021-11-22 07:50:58 “幾何圖形”檢測題中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2020年12期)2021-01-18 06:57:46 “角”檢測題中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2020年12期)2021-01-18 06:57:46 把握四個“三” 測量變簡單中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版(2019年9期)2019-11-25 07:33:02 滑動摩擦力的測量和計算中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版(2019年3期)2019-04-25 06:20:54 滑動摩擦力的測量與計算中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版(2018年3期)2018-05-31 08:52:45 測量的樂趣數(shù)學(xué)小靈通(1-2年級)(2017年10期)2017-11-08 08:39:45 小波變換在PCB缺陷檢測中的應(yīng)用海峽科技與產(chǎn)業(yè)(2016年3期)2016-05-17 04:32:12
鄒純標
（中車株洲電力機車有限公司，湖南株洲 412000）
1 螺距補償?shù)脑?/h2>
由于數(shù)控機床的絲杠在制造、安裝和調(diào)整上存在誤差以及長期使用造成的磨損，導(dǎo)致螺距實際移動值與預(yù)期設(shè)定值之間存在差異，造成機械實際進給值與預(yù)期信號值的不一致，最終造成機床精度變差、零件加工精度不穩(wěn)定。因此，一般在機床出廠時機床制造廠家需要對機床各軸進行螺距補償。當(dāng)機床使用一定年限，傳動部件磨損時，也需要對機床進行螺距補償。
2 激光跟蹤儀進行螺距補償應(yīng)用的背景
中車株洲電力機車有限公司有1 臺2003 年從奧地利進口的大型五軸數(shù)控龍門銑，機床采用840D 數(shù)控系統(tǒng)，在當(dāng)時為非常高端先進的機床。機床X 方向全長50 m（分2 個工位，每個工位25 m，分別獨立操作），Y 方向行程5 m，Z 向行程2 m，X軸為龍門軸，采用雙邊單伺服電機驅(qū)動，齒輪齒條傳動，Y 軸為直線軸，單伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動，Z 軸也是龍門軸，采用雙邊單伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動。由于機床X 軸行程很長，且X 軸單邊無雙電機或雙齒輪消隙，機床X 軸精度較低。
設(shè)備使用十多年后，機床Y 軸和Z 軸由于采用絲杠傳動，精度降低較小，但是X 軸由于齒輪齒條的磨合磨損，精度降低很快，需要維修X 軸傳動機構(gòu)，更換X 軸齒輪、調(diào)整齒輪齒條的嚙合，并對X 軸重新進行螺距補償。
螺距補償一般用在絲杠傳動上，但下面介紹的是螺距補償在機床X 軸的齒輪齒條傳動上的應(yīng)用，也是對螺距補償?shù)囊环N深化應(yīng)用。進行螺距補償時公司無長距離激光干涉儀（中車株洲電力機車有限公司內(nèi)激光干涉儀最長測量距離為10 m），用短距離激光干涉儀一段段進行補償會出現(xiàn)很大的累積誤差，但有檢測產(chǎn)品用的激光跟蹤儀，最長檢測距離50 m，檢測精度可達0.1 μm。因此采用激光跟蹤儀對機床X 軸進行定位精度檢測并補償，最后用激光干涉儀分段檢查補償?shù)木取?/p>
3 利用激光跟蹤儀進行螺距補償
首先，對X1 軸零位到25 m 按500 mm 等分，利用激光跟蹤儀檢測每500 mm 機床的定位精度和重復(fù)定位精度。得到的定位精度為±0.2 mm/500 mm，重復(fù)定位精度為±0.05 mm。證明機床的重復(fù)定位精度沒有降低。通過來回多次測量，發(fā)現(xiàn)機床X1 軸正向運動與X1 軸反向運動經(jīng)過同一點的位置基本重合，不需要修改軸的反向間隙參數(shù)，只需要進行單向螺距誤差補償EEC。但經(jīng)過檢測，X1 軸在全程方向上有3 mm 的偏差，即機床X1 軸從零位走全程25 000.000 mm，實際測得數(shù)據(jù)為25 002.976 mm。如果直接進行螺距補償，將會出現(xiàn)補償數(shù)據(jù)有3 mm 的大數(shù)據(jù)，不利于機床的使用。經(jīng)過重新計算X1 軸的絲杠螺距，修改X1/X2 軸MD31030 參數(shù)（注意修改此參數(shù)時需龍門軸2 個軸的參數(shù)一起修改，以免出現(xiàn)龍門不同步的情況）。最后，機床X1 軸從零位走全程25 000.000 mm，實際測得數(shù)據(jù)為25 000.005 mm。
螺距補償步驟如下。
對X1 軸按500 mm 等分，利用激光跟蹤儀檢測每500 mm機床的定位精度和重復(fù)定位精度得到的定位精度為±0.15 mm/500 mm，重復(fù)定位精度為±0.05 mm。精度檢測結(jié)果如表1 所示。
首先，查找機床是否有補償文件。本機床自帶補償文件，X1、X2 軸分別對應(yīng)AX1_EEC.SPF 和AX7_EEC.SPF。如果沒有補償文件，需要將通信界面—程序/數(shù)據(jù)—NC 生效數(shù)據(jù)（文件夾）—測量系統(tǒng)誤差補償（文件夾）內(nèi)找到相應(yīng)的測量系統(tǒng)誤差補償軸，復(fù)制出補償文件，在用戶循環(huán)中新建零件程序格式的補償文件。
（1）檢查MD38000，讀取系統(tǒng)支持的最大補償點數(shù)。用戶進行補償設(shè)計分配的點數(shù)要小于等于該值。
（2）在系統(tǒng)中打開零件程序格式的補償文件，這里X1 軸為AX1_EEC.SPF。
（3）新建補償文件需對文件內(nèi)的補償參數(shù)進行修改，包括：
$AA_ENC_COMP_STEP［e，AXi］：坐標軸AXi 螺距誤差補償間隔，這里是500，e 表示測量系統(tǒng)，e=0 表示第一測量系統(tǒng)，e=1 表示第二測量系統(tǒng)，這里e=0。i 表示軸號，這里i=1。
$AA_ENC_COMP_MIN［e，AXi］：坐標軸AXi 螺距誤差補償起始點，這里是0。
$AA_ENC_COMP_MAX［e，AXi］：坐標軸AXi 螺距誤差補償終點，這里是51.
$AA_ENC_COMP［e，N，AXi］:坐標軸AXi 在補償點N 處的補償值。
（4）根據(jù)測量結(jié)果，確定各個點的補償值，在系統(tǒng)上編輯補償文件。
（5）把機床數(shù)據(jù)MD32700 設(shè)置為0，補償文件作為零件程序執(zhí)行一次。
（6）把機床數(shù)據(jù)MD32700 設(shè)置為1，螺距誤差補償使能生效，保護補償文件。
（7）系統(tǒng)復(fù)位“NCK Reset”，新的補償值生效。
重新檢測X1 軸定位精度，通過依次選擇診斷—服務(wù)顯示—軸調(diào)整，觀察絕對補償值來檢查X1 軸的補償文件是否生效。檢測后繼續(xù)對偏差較大的位置進行補償，如此反復(fù)3～4 次，X1 軸定位精度達到±0.04 mm/500 mm。最終測量結(jié)果如圖1 所示。
表1 機床定位精度和重復(fù)定位精度的檢測結(jié)果 mm
同時，X2 軸螺距補償前也先需檢查全程的定位精度是否準確（推薦X1、X2 同時檢查全程精度），如果有偏差，需先修改X2 軸MD31030 參數(shù)。最后，機床X2 軸從零位走全程25 000.000 mm，實際測得數(shù)據(jù)為25 000.008 mm。然后按前面螺距補償步驟，對X2 軸進行螺距補償。X2 軸定位精度達到±0.04 mm/500 mm。最終測量結(jié)果如圖2 所示。
圖1 X1 軸螺距補償后的最終測量結(jié)果
圖2 X2 軸螺距補償后的最終測量結(jié)果
最后對X1、X2 軸的精度用激光干涉儀重新分段檢測。檢測結(jié)果與激光跟蹤儀檢測結(jié)果基本吻合。
猜你喜歡
中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2021年6期)2021-11-22 07:50:58
中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2021年6期)2021-11-22 07:50:58
中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2021年6期)2021-11-22 07:50:58
中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2020年12期)2021-01-18 06:57:46
中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版(2020年12期)2021-01-18 06:57:46
中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版(2019年9期)2019-11-25 07:33:02
中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版(2019年3期)2019-04-25 06:20:54
中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版(2018年3期)2018-05-31 08:52:45
數(shù)學(xué)小靈通(1-2年級)(2017年10期)2017-11-08 08:39:45
海峽科技與產(chǎn)業(yè)(2016年3期)2016-05-17 04:32:12
