球杆仪检测数控机床圆度误差的分析.pdf

2 0 1 4年 7月 第 4 2卷 第 1 4期 机床与液压 MACHI NE TOOL ＆ HYDRAULI CS J u 1 ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 2 No ． 1 4 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 1 4 ． 0 4 3 球杆仪检测数控机床圆度误差的分析 陈金英 ，牛小铁 ，史利娟 北京工业职业技术学院机 电系，北京 1 0 0 0 4 2 摘要利用球杆仪检测数控铣床的圆度误差 ，分析得出铣削零件放置在工作台上不同的位置圆度误差也不同的结论， 为机床操作者提高工作效率和零件加工精度提供了实践经验 ，也为从事数控机床维护维修人员提供了维修参考依据。 关键词 圆度 ；检测；误差 中图分类号T P 3 9 1 ． 7 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 41 41 4 1 2 Ana l y s i s O f CNC M a c hi ne To o l s Ro u nd ne s s Er r o r De t e c t e d by Ba l l - b a r C H E N J i n y i n g ，N I U X i a o t i e ，S H I L i j u a n B e i j i n g P o l y t e c h n i c C o l l e g e ， B e i j i n g 1 0 0 0 4 2 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e b a l l b a r wa s u s e d t o d e t e c t r o u n d n e s s c r r o r o f CNC mi l l i n g ma c h i n e． a n d i t w a s o b t a i n e d t h a t t h e r o u n d n e s s e r r o r wa s d i f f e r e n t w h e n mi l l i n g p a n s w e r e p l a c e d o n t h e d i f f e r e n t l o c a t i o n o f t a b l e ．T h e n w o r k e ffic i e n c y a n d ma c h i n i n g a c c u r a c y o f p a n s a r e i mpr o v e d，a nd i t pr o v i d es p r a c t i c a l e x pe rie n c e f o r t he ma c h i n e o pe r a t o r ． Mo r e o v e r ma i n t e n a n c e r e f e r e nc e i s p r o v i de d f o r pe r s o n n e l i n CNC ma c h i n e t o o l ma i n t a i n i n g． Ke y wo r d s R o u n d n e s s ； De t e c t i o n ； E r r o r 数控铣床经过长时间使用后铣削圆的精度逐渐下 降 ，引起 圆度 误 差 的原 因 比较 多 ，如 反 向间 隙、刚 度、伺服系统的位置增益系数等都是主要 的影 响因 素 。 目前使用先进 的检测设 备与检测技术不但能够快 速地检 测圆度误差 ，而且 还能 分析 误差 产生 的原 因 ， 因此使用球杆仪进行数控机床精度检测的技术在我国 已越 来 越 普 及 和 成 熟 。针 对 机 床 操 作 者 所 提 出 的 B V 7 5数控机床在铣 削加工 圆时 的偏差 比较 大且 影 响 零件 的加 工精 度问题 ，选定数控机床工作 台面的不 同 位置进行检测，分析数控机床圆度误差 ，为机床操作 者提供一些参考数据 ，改善零件 的加 工精度 。 1 实验设备和拟定条件 1 实验设备 选 用 R e n i s h a w研 发 的 Q C 2 0 - W 无 线 球 杆仪 。该 设备采 用雷尼绍全新设计 、开发 的直线位移传感器 和 蓝牙无线技术，可以实现快速诊断和量化数控机床的 定位误差等 ，其 中包含 反向间隙 、爬 行误差 、伺服不 匹配 、重 复精度 和 比例 不 匹配 ，以及 几何 精度 误差 ， 最后给出总体圆度误差值。 使用与球杆仪配套 的 R e n i s h a w B a l l b a r 2 0软件， 该软件检测方面的功能大大增强，测试比较方便，还 能生成很全 面的分析报 告 ，灵 活性 比较强 。 2 拟定条件 采用 R e n i s h a w B a l l b a r 2 0软件中的快速检测模式， 对 X Y 平 面进行测 试 ，球 杆仪的长度为 1 0 0 m m，起始 角度 0 。 ，终止角 度 3 6 0 。 ，跃 程为 1 8 0 。 ，运 行 1为逆 时针 ，运行 2为 顺 时针 。其设 备 的安 装 图如 图 1所 示 。 图 1 球杆仪安装图 2数据采集与分析 1 采集数据 选定数控机床工作台中心左侧和右侧两个位置进 行 检测 ，在 5 0 0～ 4 0 0 0 m m ／ m i n进 给 范 围 中采集 数 据 ，观察数控机床圆度值的变化情况，分析数控机床 的故障。 采集两组数据分别如表 1和表 2所示 ，图 2所示 是 球杆仪在 F 2 0 0 0 m m ／ m i n时的检测 图形 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 52 1 基金项目北京市人才强教深化计划骨干教师项目 J H R 2 0 1 1 8 4 3 3 ；北京工业职业技术学院2 0 1 3科研项目 作者简介陈金英 1 9 7 6 一 ，女，硕士，副教授 ，主要从事数控机床故障诊断方向研究。Em a i l v e g a c h j y 1 6 3 ． c o n。 1 4 2 机床与液压 第 4 2卷 表 1 工作 台中心左侧数据 表 2 工作台 中心右侧数据 9 ％ 周 期 } 差 圆度 2 0 6 u 。 l l 【 _ l l l l 0 行 1 、＼ ＼ 一＼、铝 - ／ 图 2 F 2 0 0 0检测 图 2 数据分析 由表 1 和表 2可知 影 响数控机床铣 削圆度 的主 要 因素是 y轴 的横 向间 隙 ，在 所有 影 响 因素里 面所 占的百分 比最大 。横 向间隙的主要影响是数控机床插 补切削时加工出不圆的孔。球杆仪的检测结果为数控 机床操作者提供了更准确的信息。 为方便分析数控机床在不同的进给率下圆度数值 的变化情况 ，把两组数据生成如图 3 所示 的折线图形 。 从图3可以直观地看出数控铣床工作台左侧圆 度值整体 比右侧圆度值小。当进给率在 3 5 0 0 m m ／ m i n时，工作台左右侧的圆度值基本相等。 由此 可见在铣削加工 时尽可能地把工件放置在数 控机床工作台中心靠左侧的位置，并且进给切削率小 于 3 5 0 0 ra m／ ra i n时加工零件的精度 比较高 。 工作台左侧圆度值 工作 台右 侧 圆度值 图3 工作台左右侧圆度折线图 3结论 通过球杆仪检测 B V 7 5型数控铣床的圆度误差， 分析得 出零件在工作 台上放置不 同的位置对 圆度误差 影 响的重要性 。因此 ，加工零件之前 了解数控机床 的 现状是合理使用机床、提高零件加工精度和缩小圆度 误差 的一个重要措施 ，为数控机床操 作者提高工作 效 率和零件加工精度提供了经验，也为从事数控机床维 护维修人员提供 了维修 的依据 。 参考文献 [ 1 ]董学武 ， 任代， 李学新， 等． 加工方法对基于 C A D ／ C A M 数控曲面加工质量与效率 的影响 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 6 3 9 0 9 1 ． [ 2 ]潘淑微， 曹永洁， 傅建 中． 数控机床误差检测技术研究 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 5 3 3 5 3 3 7 ． [ 3 ]陈金英， 唐正清， 江书锦． 三轴数控机床功能升级的研究 [ J ] ． 煤矿机械， 2 0 1 2 2 1 6 9 ． [ 4 ]Z H A N G Mi n m i n g ， S H I Q i n g h u a ； D O N G Y i n g m i n g ， e t a 1 ． C i r - c l e T e s t s f o r V e r t i c a l M a c h i n i n g C e n t e r A p p l i c a t i o n[ J ] ． H y d r o m e e h a t i o n i e s E n g i n e e r i n g ， 2 0 1 2 ， 4 0 2 4 2 6 3 3 ． [ 5 ]陈金英． 数控铣削编程 [ M] ． 北京 北方交通出版社， 2 01 0 3136． [ 6 ]余纬． 数控加工中圆度误差 的机电调整实例分析[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 6 1 2 2 4 1 2 4 2 ． [ 7 ]周鸿斌， 张建民， 付红伟， 等． 基于球杆仪的 P R S X Y型 混联数控机床关键结构参 数误差快 速检测技 术 [ J ] ． 机 床 与液压 ， 2 0 0 7， 3 5 1 0 1 3 41 3 5 ． [ 8 ]李业农， 张丽萍， 周开俊， 等． 基于球杆仪的V MC L 6 0 0型 立式加工中心精度检测与分析[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 2， 4 0 4 1 5 01 5 2 ． [ 9 ]冷汹涛． 数控机床定位精度和重复定位精度的检验 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 8 1 9 1 1 9 2 ． [ 1 0 ]刘红奇， 李斌， 刘焕牢． 数控机床误差的快速标定及补 偿技术[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 4 1 2 5 2 5 4 ． [ 1 1 ]张变霞， 沈兴全． 球杆仪的三轴数控机床几何误差检测 方法与误差补偿[ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 8 3 1 6 9 ． [ 1 2 ]陈金英 ， 史利娟． 基于球杆仪检测与分析 X K 7 1 4数控 铣床的精度[ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 1 3 4 9 9 ．