談?wù)剶悼貦C床的校準

　　數控機床在新購入和用過(guò)一段時(shí)間后，以及維修后都要進(jìn)行相應的精度校準。

　　當需要嚴格考慮質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，校準和補償會(huì )直接影響周期時(shí)間。一臺在精度指標范圍內的機床可以高速工作并同時(shí)保持加工精度。校準允許進(jìn)行工件在線(xiàn)檢測，節約了工件在機床和三坐標測量機之間來(lái)回移動(dòng)的時(shí)間。此外，定期校準還可以用來(lái)預報機床是否即將偏離精度指標。

　　以前操作激光校準儀器要求專(zhuān)業(yè)的計量人員。需要打開(kāi)機床罩，這樣可以在工作臺、主軸以及獨立的三角架上調整光學(xué)元件�？臻g校準的過(guò)程需要幾天時(shí)間，這取決于機床的大小。因此，當工件經(jīng)三坐標測量機測量是在公差范圍內時(shí)，空間校準就顯得不是那么必要了。

　　隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，目前激光校準設備的成本大大降低，比如美國光動(dòng)公司(Optodyne)的產(chǎn)品，同時(shí)也不需要專(zhuān)業(yè)的計量人員及外部服務(wù)，機床停機時(shí)間也大大降低。一個(gè)受過(guò)一天激光校準培訓的機械師能夠在半天內完成1立方米機床的空間測量。軟件可以自動(dòng)寫(xiě)出補償表并上載到機床的控制器。

　　許多年來(lái)，在A(yíng)SMEB5.54或者ISO230-6標準中定義的體對角線(xiàn)位移方法(BDDM)已經(jīng)為許多廠(chǎng)商，例如波音等航空航天公司提供了一種快速檢測空間誤差方法。BDDM測量機床工作空間的四條對角線(xiàn)，產(chǎn)生四套包括所有誤差的數據。但是，還不能提供足夠的數據以鑒別誤差的位置。

　　我們的新方法------分步對角線(xiàn)測量法(SSDMM)，同樣是四條對角線(xiàn)設置，能收集12套數據。根據這些數據，可以測出三個(gè)位移誤差、六個(gè)直線(xiàn)度誤差以及三個(gè)垂直度誤差，并不需要延長(cháng)停機時(shí)間。此外，測量得到的定位誤差可用于產(chǎn)生空間補償表。圖2顯示了在2小時(shí)內進(jìn)行分步對角線(xiàn)測量空間誤差的過(guò)程，機床罩不需要打開(kāi)。SSDMM不同于BDDM，其x，y，z軸分別依次移動(dòng)并采集到對角線(xiàn)的定位誤差，提供了三倍的數據量，并能使每個(gè)軸運動(dòng)的定位誤差都可以測量得到。

　　被測目標移動(dòng)的軌跡并不是直線(xiàn)，其側向移動(dòng)較大。傳統的干涉儀不能做這些測量，因為不允許有如此大的側向運動(dòng)。而單孔徑的激光干涉儀比如激光多普勒位移計(LaserDopplerDisplacementMeter)就不受大的側向移動(dòng)的影響。使用一平面鏡作被測目標，平行于鏡子的移動(dòng)不會(huì )轉移激光束，也不會(huì )改變從光源來(lái)的距離。

　　預警維護(PredictiveMaintenance，PDM)以及其他一些程序，例如機床可變性管理系統、可靠性及可保養性、失效模式及有效分析、全生產(chǎn)性保養等可以預測出機床失效(偏離精度指標)。通過(guò)比較用激光校準、振動(dòng)分析以及紅外溫度記錄等儀器收集到的當前和以前的數據，制成預報圖表，以預報數控部分、滾珠絲杠、導軌及伺服電機等機床部件是否需要補償、服務(wù)或者其他必須的修理。

　　一臺精度等級為5.1μ的機床每6個(gè)月要檢查一次。假設在最近三次校準中，精度已經(jīng)降下降了1.27μ，基于以前這樣的信息，可以預測，在6個(gè)月內進(jìn)行校準是合理的。同樣，振動(dòng)分析可以披露主軸以及其他有問(wèn)題的部件的信息，以確定是否需要保養或者修理了。

　　設立一個(gè)預警(PDM)程序需要一個(gè)長(cháng)期的過(guò)程，首先要選擇機床、校準技術(shù)以及收集數據。其次確定及采購校準設備。然后用以下基本步驟來(lái)建立PDM。1.監控機床情況

　　2.診斷并確定問(wèn)題所在

　　3.數據分析，確定糾正措施

　　4.通過(guò)綜合精密測量系統及制造操作建立早期預警及預報。

　　在細化以上可重復的基本步驟后，就可以確定可接受的性能以及精度水平。此外，必須測量并建立機床的基準線(xiàn)。機床的測量是有規律的，在指定的時(shí)間間隔中進(jìn)行。經(jīng)過(guò)分析，將保養以及維修預報與生產(chǎn)安排結合起來(lái)。

　　使用一有空間檢測功能的機床在加工過(guò)程中檢測工件可以大大減少周期時(shí)間并提高加工精度。在航空航天工業(yè)中，在線(xiàn)檢測并沒(méi)有得到發(fā)展，那是因為在加工工件的同一臺機床上檢測會(huì )出現與其相同的定位誤差。因此符合SO9000以及ISO17025要求的更新的激光校準技術(shù)和方法可以同時(shí)確保制造及質(zhì)量保證計劃，并使在線(xiàn)檢測成為一種可行及可靠的方法。

　　例如，量規的精度要求是4:1，因此，數控機床的精度必須是所加工工件指定精度的4倍以上。為滿(mǎn)足這個(gè)要求，在線(xiàn)檢測的機床的精度必須要經(jīng)過(guò)認定。一臺經(jīng)過(guò)空間定位誤差測量的機床，其軟件可以自動(dòng)生成修正查找表，能夠使在線(xiàn)檢測軟件補償機床的空間定位誤差。

　　當用一臺在線(xiàn)檢測的機床時(shí)，用一適當的測頭來(lái)代替刀具，以測量工件的尺寸。其空間定位誤差可以列成誤差表或補償表，以使軟件糾正所測量測頭的位置。用了空間誤差糾正，機床本身的幾何誤差及定位誤差可以被消除，提供精確的尺寸測量。因此，滿(mǎn)足了4:1量規的精度要求，使帶有空間誤差補償的數控機床可以具有三坐標測量機同樣的高精度功能。

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