基于球杆仪检测 VDL1000 加工中心精度及修复的研究-加工中心网-数控机床市场网

您现在的位置：加工中心网> 加工与维修>基于球杆仪检测 VDL1000 加工中心精度及修复的研究

基于球杆仪检测 VDL1000 加工中心精度及修复的研究

2018-2-21 来源：三门峡职业技术学院作者：王凤娟

摘要: 基于 QC20 － W 无线球杆仪的误差检测理论，对 VDL1000 加工中心工作台上的 3 个不同位置实施精度检测与分析，通过数据采集与分析并寻找出了影响该机床精度的主要因素，分析了这些误差产生的原因以及对机械零件加工精度的主要影响，并提出了相应的解决措施，进行精度修复。

关键词: 加工中心; 无线球杆仪; 精度检测; 误差分析

0 引言

我院 VDL1000 加工中心经过多年的使用后，机床精度严重失准，存在加工零件精度不合格，尺寸误差比较大，严重影响零件的生产和加工。

为恢复加工中心的加工精度，提高零件加工质量，作者对国内外相关资料进行查阅和研究。目前，对机床加工精度检测的方法比较多，可以使用传统的步距规检测法、表测法和试切法等，但是都具有一定的局限性，而且检测的精准度相对较低，工作效率也相对低。

随着科技发展，球杆仪作为现代检测工具，越来越被广泛的使用。本文主要采用无线球杆仪对 VDL1000 加工中心的加工精度进行实施检测，通过采集无线球杆仪的伸缩杆长度数值变化，分析出该加工中的各项主要误差，寻找出机床精度失准的原因，并对该机床进行修复。

1 、VDL1000 加工中心的综合误差

VDL1000 加工中心的坐标系统是三坐标轴，物体沿某一坐标系进行运动时，其运动会产生 6 个自由度，如图 1 所示。X、Y、Z 轴的 3 个坐标位置，每个轴具有1 个转动误差和 1 个直线度误差。因此，三轴加工中心的 3 个坐标轴方向上共有 18 项误差分量，再加上 3个轴间的 3 个垂直度误差，共计有 21 项几何误差量。

2 、制定球杆仪的测试方案与安装

VDL1000 加工中心是 Fanuc 系统，大连机床厂生产于2009 年，已经在我校使用 7 年。目前该机床的加工精度降低，不能满足加工要求，如孔的圆度不合格等问题。基于上述问题，制定如下测试方案。

( 1) 对加工中心 3 个不同的坐标位置进行数据采集;

( 2) 先进行 G02 运行，在进行 G03 运行;

( 3) 只对机床的 X、Y 平面进行检测。

基于球杆仪的测试原理，对该机床进行精度检测，其安装如图 2 所示。球杆仪的一端与加工中心工作台上的磁性精密球座相连，另一端与加工中心主轴上的磁性球座相连。使用雷尼绍 20 软件的快速检测模式

对加工中心 X、Y 平面进行圆周误差测试。

测试参数如下:

( 1) 球杆仪的检测长度为 100mm，起始角度为 00，终止角度为 3600，跃程为 1800，运行 1 为顺时针方向，运行 2 为逆时针方向;

( 2) 球杆仪运行时的进给率为 F1000 mm /min;

( 3) 加工中心工作台的行程为 1020 × 560mm。

3 、球杆仪检测加工中心的误差与分析及精度修复

( 1) 球杆仪检测加工中心的综合误差

首先，预热加工中心，空运转 1 小时;其次，检查机床 XY 平面上 3 个点位置，其各检测点的坐标位置分别为( 820mm，280mm) 、( 510mm，280mm) 、( 200mm，280mm) ;最后，检测综合误差结果如图 3、图

4、图 5 所示。

( 2) 加工中心的综合误差分析

通过上述测量数据，可以分析出影响加工中心精度的主要误差，如表 1 所示。其主要误差项及所占总误差的百分比，依次为 X 轴的周期误差，Y 轴的反向跃冲，X 轴的横向间隙，Y 轴的横向间隙。

( 3) 加工中心的精度修复

首先，对影响加工中心精度的主要误差项进行分析。其次，检查 X 轴和 Y 轴的滚珠丝杠和机床导轨，发现 X 轴滚珠丝杠的螺纹有严重磨损，Y 轴的机床导轨中存在间隙，Y 轴驱动电机的扭矩不够。最后，更换

X 轴滚珠丝杠，同时不但调整了滚珠丝杠与位置反馈系统安装的偏心，还对应式传感器进行了调整，以消除X 轴的周期误差; 调整了 Y 轴机床导轨的间隙，以消除X、Y 轴的横向间隙，防止插补切削时加工的孔不圆; 更换 Y 轴驱动电机，以消除 Y 轴的反向跃冲，使之某一方向运动后，再进行反方向移动时，避免出现短时的停顿及不平稳的运动，从而解决了圆弧插补时刀具路径时能够圆滑过渡。

4 、再次检测加工中心精度

经过上诉修复后，使用球杆仪对加工中心进行检查，其误差项及数据如表 2 所示，其主要误差项及所占总误差的百分比，依次为 X 轴的周期误差，Y 轴的反向跃冲，X 轴的横向间隙，Y 轴的横向间隙，其数

值都有所下降，同时提高了该机床的加工精度。虽然 Y 轴的反向跃冲所占的百分比稍大，但是已不影响加工。

垂直度误差数值下降较少也可以忽略不计，因为两轴的夹角小于 900，说明该加工中心并没有产生过度磨损。