数控机床的主轴部件
主要用来测试机床的位置精度,也可以测试直线度、
垂直度等。在使用激光干涉仪前,先用步距规校对一 下激光干涉仪,然后再用校对过的激光干涉仪对数控 机床进行测量和修正,将会大大提高数控机床定位精 度。此方法简便易行,切实有效。因为单独使用激光
干涉仪在许多现场环境下往往不够准确。
激光干涉仪一般采用的是氦氖激光器,其名义波长 为0.633微米
定位精度测量工具和方法 工具----测量定位精度和重复定位精度的仪器是 激光干涉仪、线纹尺、步距规。其中因用步距规 测量定位精度时操作简单而在批量生产中被广泛 采用。无论采用哪种测量仪器,其在全行程上的 测量点数不应少于5点(5~15个),测量间距按 下式确定:
线纹尺
技术规格 规格1: 50mm 100mm 200mm 400mm 500mm 分格值:1mm (国标号:JJG73-2005) 规格2: 30mm 分格值:0.1mm 10mm 分格值:0.1mm 10mm 分格值:0.05mm 1mm 分格值:0.01mm
读数显微镜
双频激光干涉仪---通过光路干涉原理进行测试。精度 优于百万分之0.5mm。
单元27 定位精度、重复定位精度检测
任务目标:
检测定位精度、重复定位精度
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知识点
步距规与双频激光干涉仪
步距规、线纹尺、双频激光干涉仪--用来测量数控机 床的定位精度,重复定位精度。 考核一台数控机床等级的精度组成一般来讲分为三类 1、几何精度 指影响机床加工精度的组成零部件的精度,包括本身 的尺寸、形状精度及部件装配后的位置及相互间的运 动精度,如平面度、重回度、相交度、平行度、直线 度、垂直度等。
定位误差按其出现的规律可分为两大类:
(1)系统性误差 误差的大小和方向或是保持不变,或是 按一定的规律变化。前者称为常值系统性误差,后者 称为变值系统性误差。 此类误差一般可以通过误差补偿方法弥补。 (2)随机性误差 误差的大小和方向是不规律地变化的。
重复定位精度: 它是指在数控机床上,反复运行同一程序代 码,所得到的位置精度的一致程度。重复定 位精度受伺服系统特性、进给传动环节的间 隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。一般 情况下,重复定位精度是呈正态分布的偶然 性误差,它影响一批零件加工的一致性,是 一项非常重要的精度指标。
2、位置精度 简单的讲,位置精度就是指机床刀具趋近目标位 置的能力。它是通过对测量值进行数据统计分析 处理后得出来的结果。一般由定位精度、重复定 位精度及反向间隙三部分组成。 3、工作精度 通过用机床加工规定的试件,对加工后的试件进 行精度测量,评价是否符合规定的设计要求。
定位精度: 定位精度是指实际位置与指令位置的一致程度, 其不一致的量值即为定位误差。定位误差包括伺 服系统、检测系统、进给系统等产生的误差,还 包括移动部件导轨的几何误差等。定位误差将直 接影响零件加工的精度。定位精度的高低用定 位误差的大小来衡量。
测量系统组成 --- 激光头、遥控装置、计算机、 显示器、空气传感器、温度传感器及图形绘 制仪等。
其原理是:把两束相干光波形合并相干(或引起相互干涉) ,其合成结果为两个波形的相位差,用该相位差来确定两个 光波的光路差值的变化。当两个相干光波在相同相位时,即 两个相干光束波峰重叠,其合成结果为相长干涉,其输出波 的幅值等于两个输入波幅值之和;当两个相干光波在相反相 位时,即一个输入波峰与另一个输入波谷重叠时,其合成结 果为相消干涉,其幅值为两个输入波幅值之差,因此,若两 个相干波形的相位差随着其光程长度之差逐渐变化而相应变 化时,那么合成干涉波形的强度会相应周期性的变化,即产 生一系列明暗相间的条纹,激光器内的检波器,根据记录的 条纹数来测量长度,其长度为条纹数乘以半波长。
线纹尺-----以线纹尺刻线为标准,与运动部件移动的 距离进行比较测出偏差。 该方法解决了任意点直线位 置精度的测量,但测量装置安装受线纹尺规格(≤1m )和机床结构限制,测量范围小,虽然可采用接长法 扩大测量范围,但会引入新的测量误差,使测量精度 和效率大大下降,同时该方法对每一点偏差都要进行 方向判别和计算,极易带入粗大误差。一般用于较低 精度、较小范围的直线位置精度测量。
反向间隙: 在进给轴运动方向发生改变时,机械传动 系统都存在一定的间隙,这个间隙称为反 向间隙,它会造成工作台定位误差,间隙 太大还会造成系统振荡。
步距规--实物长度标准器(比较对照的标准件),用于 检测数控机床、坐标测量机、影像测量仪等精密仪器, 更适用于现场校对激光干涉仪,提高后者的测量准确。
粗大误差:在一定的测量条件下,超出规定条件 下预期的误差称为粗大误差,一般地,给定一个显 著性的水平,按一定条件分布确定一个临界值,凡 是超出临界值范围的值,就是粗大误差,它又叫做 粗误差或寄生误差。 产生粗大误差的主要原因如下:⑴客观原因: 电压突变、机械冲击、外界震动、电磁(静电)干 扰、仪器故障等引起了测试仪器的测量值异常或被 测物品的位置相对移动,从而产生了粗大误差;⑵ 主观原因:使用了有缺陷的量具;操作时疏忽大意 ;读数、记录、计算的错误等。另外,环境条件的 反常突变因素也是产生这些误差的原因。
采用精密线纹尺(每毫米刻有细线)与读数显 微镜(将每毫米光学细分为0.001mm),以线 纹尺刻线为标准,与运动部件移动的距离进行 比较测出偏差。 如图二,将线纹尺安装在被测 直线方向上,读数显微镜固定在移动部件上, 部件在位置①读数显微镜读数,部件移动至目 标位置②读数显微镜再次读数,用两次读数差 与移动距离进行比较。
立式步距规
卧式步距规
圆柱步距规
立卧两用步距规
步距规,也叫节距规,阶梯规。由一系列平行平面 构成的多尺度端面量具。可由一系列量块按一定间 距叠种高精度量具,不仅但可以检验数 控机床的定位精度,还可以检验三座标测量机 的位移精度。步距规的工作量块有钢质和陶瓷 两种。因钢质量块易生锈不易养护且不耐磨损 ,绝大多数客户选用陶瓷量块步距规。现新制 定的陶瓷量块标准已列入国家标准。