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机床检测及精度修正分析
2013-9-13  来源:  作者:沈阳机床进出口有限责任公司,辽宁沈阳

      所谓的定位精度是指机床在数控装置的控制下,各个部位在运动过程中表现出来的精度性能。根据机床的定位精度,可以进行数控机床加工精度的判断,加工精度做为机床精度性能的关键指标,对其进行的检测活动也具有实现误差补偿的作用。影响加工精度的因素非常的多,例如机床结构、相关系统的性能以及工作环境等,要想有效的降低机床定位的误差就要采用精度很高的检测系统来实现。随着生产的不断发展,机床的加工精度只有不断提高才能适应现代化生产的需求,所以,通过高精度的检测来实现对机床加工精度的控制具有十分重要的意义。

 

1 机床检测

 

      传统的精度误差测量方式分辨能力很低,系统误差的客观存在不仅直接影响到机床的加工精度,同时也使得其它因素在精度的测量过程影响到测量的准确度。现代的机床精度检测则采用超精密的检测设备,通过具有高分辨率的双频激光干涉仪来实现对机床的精密测量。这种高精度的干涉仪,能够从系统本身、测量方式以及环境条件等方面出发,通过对误差来源的分析,采用实现有效的补偿手段来完成检测工作。要想有效实现机床精度的检测,首先要设计出具体的测量方案,再进行误差分析的设计,最后通过误差的软件补偿技术来实现检测精度的提升。

 

1.1 测量方案设计

 

      在进行机床精度检测前,要在机床坐标轴线方向上进行测量设备的安装,依据机床坐标轴的实际情况,采用不同的组合方式来完成的坐标轴上的安装。在实际的安装中,一定要对激光头进行调整,保证机床移动的轴向方向与双拼激光干涉仪的光轴处于同一直线上,调准光路的方向,使测量的光线与参考光线的路径尽量保持一致,这样能够保证干涉仪顺利接收到信号。我们知道双拼激光干涉仪在抗干扰性方面有很好的表现,所以一般只要损失后的光强度能够达到40% 以上就能够完成正常的测量。

 

      在激光预热完成后,就可以将测量的参数输入进去,包含机器以及材料方面的具体参数。其中的环境材料参数不必通过人工的方式来进行输入,因为气压和温度的传感器可以对环境参数进行自动的收集,一般来说,材料参数依据机床光栅所附着的材质不同来进行设置。在设定机器参数时,要明确行进的模式,完成行程的双或者单的选择后,再设置目标、合适的坐标轴以及触发选项等。在触发选项中,可以进行数据采集方式的选择,包括人工和自动两种方式,还可以设置坐标轴在窗口中显示的分析范围以及自动收集数据进行的时间间隔。目标设置就是明确测试的起点和终点以及间隔点,并对采集的点数进行计算。除此之外,周期数对激光干涉仪对于机床往复运动次数的记录具有规定的作用,通过测试能够完成对机床重复性定位精度的计算。

 

1.2 分析测量误差

 

      从激光干涉仪本身来说,计数器来对干涉条纹进行记录的时候可能会引入一些误差,如果机床精度测量实际环境中空气的折射率与标准环境情况下相差较大,那么在计算时就会产生误差。同时,在实际的测量中,温度的变化、力产生的变形以及振动和共路的偏离等因素,都会给实际的测量带来一定的影响,进而导致误差的产生。此外,测量的过程中也会出现误差。在干涉仪的安装过程中,如果机床运动的轴向与测量轴方向不一致就会导致安装误差,由于工作中机床的温度的变化以及不均匀的线膨胀系数也会造成误差,再加上干涉仪本身存在的极限误差,就会造成测量过程中的误差的产生。

 

      要有效避免干涉仪误差的产生需要注意几个问题:第一,要是测量镜移动的长度尽量的缩短,严格按照同路的原则来进行设定;第二,定期检查激光干涉仪的状态,保证稳定的激光波长,使测量基准具有良好的稳定性;第三,注意实际测量时的环境控制,通过对环境的温度、空气折射情况以及气压的修正来消除环境中存在的误差因素,保证机床测量结果的准确性。

 

2 数据分析及精度修正

 

      在完成一次机床检测之后,根据分析窗口的数据,可以进行软件的补偿操作。实现软件补偿的方式有两种,绝对型和增量型。其中增量型就是按照被检测轴上邻近的两个补偿点之间的误差值来进行补偿,而绝对型是按照被补偿轴上不同补偿点的绝对误差来实现补偿。在完成首次机床测量后,通过误差值计算得到补偿量,再将补偿量填入相应的地址单元,作为下一次机床测试的参数。按照这样的步骤,在检测结果的基础上进行多次的补偿测试,大约两到三次之后,就能够达到技术的要求,完成机床的检测。

 

      大量的机床测量经验表明,通过对机床的参数进行螺距补偿的方式,能够使定位的精度得到大幅度的提高,同时重复精度也有提高,对于其它的部分机床参数,例如反向平均误差等,也有良好的改善作用。可以看出,通过螺距补偿的方式能够使数控机床的定位精度测量达到良好的效果。在对测量过程以及干涉仪进行误差性补偿的过程中,我们可以得到以下几个结论:第一,双拼激光干涉仪可以被用来进行机床精度的检测,因为它具有较大的测量范围同时具有分辨率高的特点,保证其能够完成高精度的检测;第二,通过螺距补偿的方式能够有效提升机床测量的重复性精度以及定位精度,有效的软件补偿能够提升整个机床测量的精度;第三,针对一些环境因素可能对激光干涉仪精度测量造成影响的情况,我们要对环境中产生的以及护,二级防护设置在机房功能区主配电柜进线端,具体实施同一级防护,三级防护设置在UPS 一级设备输入端,具体实施同一级防护。当其遭受雷击时,电源防雷器会迅速将因雷击产生的电压浪涌释放于地线,即可有效避免雷电对设备的损害。此外,火灾对机房设备造成危害不言而喻,因此有必要设置相应的消防安全设施。第一,安置烟、温感传感器,其布置区域参见《计算机站场地安全要求》,布置的点位无死角;第二,机房需要配备消防栓、消防通道以及消防报警系统;第三关键工作间、操作间需要安置CO2 或者卤化烷灭火器。

 

 

1.5 电源对设备的影响

 

       机房内部主要分为主要设备和辅助设备负载两种设备负载。主要设备负载即是机房内所有用电设备负载的总和,为其供电系统称为设备供电系统,其重要性决定了其需具有高质量的供电能力,在设备运行过程中,此类供电系统突然停止供电会造成设备工作停止以及数据存储失败,突然供电会引起所供电压瞬间过高,这样会对设备造成严重损坏,甚至需要维修或更换设备。所以设备供电系统要采用不间断供电形式,即UPS来保证设备的稳定可靠的运行。辅助设备即是一些空调系统、照明系统以及测试系统等,对其供电的成为辅助供电系统,此类系统可由市电直接供电,只需做好点检工作,保证此类设备可以正常运行即可。

 

2 结论

 

      综上所述,机房环境的重要性可想而知,要使得系统安全稳定的运行,就必须重视机房环境,假如忽视了机房环境,后果可能是不堪设想的,或者是灾难性的。我们应该清楚温度、湿度、洁净度、静电、电源、火灾以及雷击对设备的影响较大,他们是独立的却又相互联系,要保证设备的正常运行,机房环境有着举足轻重的作用。只有认真负责的管理机房设备,严格遵守机房制度,时刻注意机房环境变化,设备才能够稳定运行,增加经济效益。

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