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淺談五軸聯(lián)動加工中心的精度檢測方法
五軸聯(lián)動加工中心是一種在計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)控制下，具有五個坐標軸(x、y、z三個直線軸，c、a兩個旋轉(zhuǎn)軸)，能夠協(xié)調(diào)運動和過程的數(shù)控加工設備。
通過a軸和c軸的組合，除工件底面固定在工作臺上外，其余五種表面均可通過立式主軸加工。a軸和c軸的分割值一般為0.001°，工件可細分成任意角度加工斜面和斜孔。如果將a軸和c軸與XYZ三直線軸連接，在先進的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和軟件的支持下，可以加工復雜空間曲面。
常見的垂直五軸聯(lián)動加工中心有兩個旋轉(zhuǎn)軸，一是工作臺的轉(zhuǎn)軸，在x軸方向上以±90°的角度來回擺動，定義為擺線，也稱A軸;另一個是工作臺中間的轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺沿z軸方向旋轉(zhuǎn)360°，定義為c軸。
目前加工中心XYZ軸和C軸的檢測技術(shù)手段已經(jīng)非常成熟。一般來說，XYZ三線軸的檢測是以雙頻激光干涉儀為標準的。旋轉(zhuǎn)c軸是通過雙頻激光干涉儀和匹配的旋轉(zhuǎn)因子進行檢測，或采用傳統(tǒng)的正多面體和自準直儀進行角度劃分檢測，這里不再詳述。
對于a軸，也是分角檢測，也可作為雙頻激光干涉儀、陀螺儀、多面體棱鏡和自準直儀的標準。但是，如果我們復制全套c軸檢測方法，測量無法在整個行程中完成，因為隨著A軸的轉(zhuǎn)動，工作臺會阻塞測量光路，無法繼續(xù)檢測。只能檢測到部分角度，無法判斷a軸整個行程范圍的精度。
2.擺線軸(a軸)全行程測量光路的設計
在30°- 90°+中風,檢測根據(jù)檢測方案,可進行軸c。然而,隨著軸繼續(xù)搖擺軸心線,檢查設備運行時+ 30°+ 90°范圍內(nèi),逐漸出現(xiàn)工作臺塊測量棱鏡面臨的自準直望遠鏡光軸,所以儀器不能閱讀和測量,檢測中斷。的基本原理是使用提高準直器為目標的可旋轉(zhuǎn)的鏡子,和90°旋轉(zhuǎn)反射鏡的光學路徑可以轉(zhuǎn)向避免阻塞測量光路由于工作臺的加工中心,相當于針對空氣中的多面棱鏡。
采用0.5”雙軸自準直儀和24棱鏡作為主要測量標準。采用激光干涉儀作為自準直器的匹配設備，實現(xiàn)快速圖像查找。同時，為了使自準直儀在整個測量和讀取過程中更加穩(wěn)定可靠，推薦使用主機更大、三腳架更堅固的ML10激光干涉儀。
3.擺線軸(a軸)全行程檢測中測量光程的快速對準與調(diào)整
與傳統(tǒng)的c軸檢測相比，a軸檢測方案中的自準直鏡遠離正多面體棱鏡并旋轉(zhuǎn)了90度。與c軸檢測相比，很難發(fā)現(xiàn)從直角遠距離反射回來的光。經(jīng)過多次實驗和改進，探索了一種快速尋光方法。具體的檢測工作和光路準直及調(diào)整步驟如下:
(1)取下加工中心a軸上的密封蓋，安裝預先加工好的專用夾具。轉(zhuǎn)動a軸，將專用夾具的偏心量調(diào)整到0.02 mm以內(nèi)。安裝24棱棱鏡，0°測量面朝上。
(2)角鏡通過磁臺底座吸附在機床主軸上。
(3)將自準直器放置在激光干涉儀上，調(diào)整激光干涉儀的水平儀，將激光束對準旋轉(zhuǎn)鏡。慢慢旋轉(zhuǎn)和調(diào)整可旋轉(zhuǎn)的鏡子左和右,和調(diào)整高度,左和右,高低位置的激光干涉儀主機在同一時間,以便測量多面體表面的反射光事件回反射激光干涉儀的洞。
這一步的目的是使自準直器的測量光軸與激光束平行。
(4)卷尺測量激光干涉儀的光孔到自準直物鏡中心的大約距離D(約130 mm)。將激光干涉儀三腳架臺的距離按D逐漸減小，使自準直物鏡的中心(即自準直物鏡光軸的中心)降低到激光干涉儀光學孔所在的位置。
(5)左右微動自準直儀可以看到通過角鏡和多面體測量面反射回來的平面圖像。
(6)通過微調(diào)整激光三腳架的左右平移和高低升降位置，使自準直鏡視場中的反射平面圖像亮，即可進行檢測。
4.擺線軸(A軸)全行程精度的測量方法
正確調(diào)整a軸檢測光路后，即可進行a軸檢測。
對于a軸的現(xiàn)場檢測，以往只檢測到部分行程，或根本不檢測。檢測方法也有其他的計量標準，但讀取困難，檢測效率低。采用上述檢測方案后，測量效率明顯提高，測量不確定度也滿足《機床測試標準規(guī)范》的要求。另外，激光干涉儀在檢查直線軸和c軸后不需要離開現(xiàn)場，直接穿上自準直器，吸住主軸上的轉(zhuǎn)向鏡進行檢測。缺點是不同類型的加工中心需要預先加工不同的專用夾具。