精密設(shè)備定位精度常見誤差曲線及分析（三）

隨著精密設(shè)備應(yīng)用的普及,采用激光干涉儀對(duì)精密設(shè)備進(jìn)行定位精度檢測(cè)也成為目前公認(rèn)的高效、高精度的檢測(cè)方法。但是不同的設(shè)備使用激光干涉儀檢測(cè)的精度曲線會(huì)各不相同,因此想要提高精密設(shè)備定位精度,就需要對(duì)不同的測(cè)試結(jié)果給予全面而科學(xué)地分析,本文就正隆產(chǎn)品在使用過程中遇到的幾種機(jī)床誤差曲線的誤差源及解決方案提出分析,供更多關(guān)心精密設(shè)備精度檢測(cè)和誤差修復(fù)的人士參考。

上圖顯示誤差隨時(shí)間和距離不斷增加

花瓣形可能原因:

1)在激光干涉儀設(shè)置上可能的問題、材料溫度傳感器定位不正確或者膨脹系數(shù)不正確。

2)設(shè)備方面的原因: 滾珠絲杠在測(cè)試期間溫度提高、機(jī)床溫度改變。如果設(shè)備的滾珠絲杠在測(cè)試期間溫度提高,將產(chǎn)生此類圖形。每次測(cè)試的特性曲線圖顯示誤差隨時(shí)間而增加。為保證測(cè)試的精確度,建議在開始校準(zhǔn)之前要讓設(shè)備完全預(yù)熱。

在以上的例圖中,安裝滾珠絲杠的端部可能正好與行程起始點(diǎn)重合,并且可在另一端產(chǎn)生軸向浮動(dòng)。如果滾珠絲杠在對(duì)端受到限制,圖形將顯小負(fù)坡度。

上圖顯示誤差呈線性增加,誤差在行程最遠(yuǎn)端設(shè)備反轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)躍升。然后,在回程測(cè)試回到與軸線起始點(diǎn)時(shí),回到同樣位置上。

三角形可能原因:

1)在激光干涉儀設(shè)置上可能的問題。該曲線的誤差大小不太可能與儀器操作有關(guān),主要去分析機(jī)床木身的誤差源,

2)設(shè)備方面的原因:在軸線外端部因?qū)к壞p而出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。此類誤差的典型情形如下圖示

導(dǎo)軌磨損引起偏轉(zhuǎn),如上圖的“A”點(diǎn)所示。在去程移動(dòng)(‘1)中,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭矩使車架緊靠左側(cè)的導(dǎo)軌,車架沿相對(duì)較直的路徑行走。但是,當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改變方向時(shí)，扭矩反作用力發(fā)生改變,車架將在磨損的導(dǎo)軌處發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這將產(chǎn)生使激光讀數(shù)發(fā)生突躍(‘B)。當(dāng)車架往回向軸線起始點(diǎn)(2”)方向移動(dòng)并走出嚴(yán)重磨損的導(dǎo)軌段時(shí),誤差逐漸減少(如‘C點(diǎn))直到零。

應(yīng)當(dāng)注意的是,反向反射鏡的位置對(duì)顯示的誤差有顯著影響。建議使用角度測(cè)量功能的激光干涉儀直接測(cè)量偏轉(zhuǎn)角,以便對(duì)偏轉(zhuǎn)問題的嚴(yán)重程度有充分的了解。注:在本例中,由于激光讀數(shù)讀取不足,因此圖形是上圖例的鏡像。

上圖顯示清楚的臺(tái)階,或上或下,沿軸線長度按一定的間隔出現(xiàn)。

臺(tái)階形可能原因:

1)在激光干涉儀設(shè)置上可能的問題,該曲線的誤差大小不太可能與儀器操作有關(guān),主要去分析設(shè)備本身的誤差源。

2)設(shè)備方面的原因:大機(jī)床上各齒條段對(duì)準(zhǔn)不佳或裝配不佳、線性編碼器或感應(yīng)式測(cè)量器( inductosyn)分段對(duì)準(zhǔn)不佳或裝配不佳。在裝備齒條和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的大型設(shè)備上,齒條由許多分別裝配在設(shè)備上的單獨(dú)分段組成。必須十分小心地確保每段都正確地與其它段對(duì)準(zhǔn),保證齒輪能夠平滑地從一段轉(zhuǎn)到下一段。如果齒條段未正確對(duì)準(zhǔn),傳動(dòng)齒輪在經(jīng)過對(duì)準(zhǔn)不佳的接合點(diǎn)時(shí)可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這種偏轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值出現(xiàn)突躍臺(tái)階如以上特性圖所示。這種問題可以通過檢查每個(gè)齒條段的長度和相對(duì)位置,并與圖形數(shù)據(jù)比較,很快地查明。

綜上分析可以看出,除設(shè)備本身精度不佳會(huì)帶來上述各和誤差,但也不能排除在某種情況下激光干涉儀操作不當(dāng)(包括使用了精度不夠穩(wěn)定或采用自身原理對(duì)溫度影響比較敏感的激光干涉儀系統(tǒng))也是會(huì)帶來較大誤差。本文作為對(duì)設(shè)備誤差源的分析探討,除對(duì)眾多數(shù)控機(jī)操作者、使用者、設(shè)備維護(hù)者、各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)管理者和激光干涉儀的操作者有所幫助外,也希望能起到拋磚引玉的作用,提起大家對(duì)精密設(shè)備精度檢測(cè)的重視,讓眾多的精密設(shè)備在生產(chǎn)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用

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