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基于球杆仪检测 VDL1000 加工中心精度及修复的研

编辑: admin来源: 本站时间:2021-01-29




     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,编辑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 App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。

  
      5 、结论
  
      通过使用 QC2 0 -W 无线球杆仪快速地诊断VDL1000 加工中心的精度,依据测量数据,分析出影响机床精度的主要方面,并对其进行更换部件和调整,实现了机床精度的修复,进一步提高了零件的加工质量。
检测数据的正确性和修复机床精度方法的有效性。
  
     于是凸显了使用现代测量手段作用,不但能够实现快速而且准确地检测出机床的加工精度,提高工作效率和生产效率,同时为广大同行提供了可借鉴的操作方案。

本站关键词:加工中心,数控加工中心,龙门加工中心,车床,摇臂钻床,铣床
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