基于激光干涉仪机床位置精度检测准确性的分析.pdf

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1、２０１５年１１月机床与液压Ｎｏｖ?２０１５第４３卷第２２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４３Ｎｏ?２２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１５?２２?０５０基于激光干涉仪机床位置精度检测准确性的分析李志宏，吴清锋，曾爱平，成绵龙（广东产品质量监督检验研究院国家机械产品安全质量监督检验中心，广东佛山５２８３００）摘要：利用激光干涉仪对一台立式加工中心进行位置精度检测，通过改变试验参数获取一系列试验数据。分析结果表明：机床丝杆副的热稳定状态、检测元件的热膨胀系数、测量设备的传感器放置位置等对位置精度检测的准确性均有

2、显著影响。关键词：激光干涉仪；位置精度；热稳定；热膨胀系数；传感器位置中图分类号：ＴＨ７４４?３文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１５）２２－１５０－４ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＴｅｓｔｉｎｇＡｃｃｕｒａｃｙｏｆＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌＰｒｅｃｉｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＬａｓｅｒＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒＬＩＺｈｉｈｏｎｇ，ＷＵＱｉｎｇｆｅｎｇ，ＺＥＮＧＡｉｐｉｎｇ，ＣＨＥＮＧＭｉａｎｌｏｎｇ（ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＱｕａｌｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭａｃｈｉｎｅｒｙＳａｆｅｔｙ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＴｅ

3、ｓｔｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｒｏｄｕｃｔＱｕａｌｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，ＦｏｓｈａｎＧｕａｎｇｄｏｎｇ５２８３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇａｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｔｅｓｔｏｆａｖｅｒｔｉｃａｌｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｏｂｔａｉｎａｓｅｒｉｅｓｏｆｅｘｐｅｒ⁃ｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｌｅａｄ⁃ｓｃｒｅｗｐａｉｒ，ｔｈｅｔｈ

4、ｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆ⁃ｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｅｓｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｎｓｏｒｅｔｃｈａｖｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｅｓｔｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ；Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ；Ｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ；Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎ；Ｓｅｎｓｏｒｌｏｃａｔｉｏｎ数控机床（包括加工中心）是一种应用非常广机构在检测同一台数控机床时却时常得出不同甚至差泛的加工装备，

5、精度非常高，一般都是微米级的，其异较大的精度结果。作者通过对同一台立式加工中心中定位精度和重复定位精度是反映数控机床位置精度进行一系列试验，分析了影响机床数控精度检测准确的两个关键指标。目前业内对该两项指标大多采用激性的因素。光干涉仪进行检测，试验方法按国家标准ＧＢ／１数控机床伺服进给控制系统分类Ｔ１７４２１?２⁃２０００《机床检验通则第２部分：数控轴线进给伺服系统按期控制方式不同，可分为开环系的定位精度和重复定位精度的确定》进行，该标准统和闭环系统。根据位置检测装置安装位置不同，闭在技术内容上与ＩＳＯ２３０⁃２：１９９７《数字控制机床位置［１］环系统又分为

6、半闭环系统、全闭环系统，如图１精度的评定方法》一致。尽管检测设备和方法标准所示。都达到国际先进水平，不同的制造厂或者第三方检测［２］图１数控机床控制结构图收稿日期：２０１５－０５－１４作者简介：李志宏（１９６７—），男，高级工程师，研究方向为机电产品检测。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉ＿１９６７＠１６３?ｃｏｍ。第２２期李志宏等：基于激光干涉仪机床位置精度检测准确性的分析·１５１·［２］用最为广泛，此次试验选择这类设备作为研究对象。１?１开环控制开环控制系统无位置反馈装置，使用步进电动机２测试部分（包括电液脉冲马达）作为伺服执行元件是其最明显２?１被试机床及测量仪器的特

7、点。在开环控制系统中，数控装置输出的脉冲控测试样机为一台型号为ＶＭＣ８５０的立式加工中制步进电动机的角位移，步进电动机再经过减速装置心，主要参数如下：Ｘ、Ｙ、Ｚ轴行程分别为８００、（或直接连接）带动丝杠旋转，通过丝杠将角位移转５５０、５００ｍｍ，工作台尺寸为５５０ｍｍ×１０００ｍｍ换为移动部件的直线位移，控制步进电动机的转角，（宽×长），见图２。就可以间接控制移动部件的位移量，见图１（ａ）。因系统对移动部件的实际位移量不进行检测，也就无法通过反馈自动进行误差检测和校正，因此开环控制仅适用于加工精度要求不高、负载较轻且变化不大的简易、经济型数控机床上。［２］１

8、?２半闭环控制半闭环控制数控机床的特点是：机床的传动