西諾巴與您淺談五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的精度檢測(cè)方法

　　1.五軸聯(lián)動(dòng)介紹

　　五軸聯(lián)動(dòng)加工中心是一種在計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)控制下，具有五個(gè)坐標(biāo)軸(x、y、z三個(gè)直線軸，c、a兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸)，能夠協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和過(guò)程的數(shù)控加工設(shè)備。

　　通過(guò)a軸和c軸的組合，除工件底面固定在工作臺(tái)上外，其余五種表面均可通過(guò)立式主軸加工。a軸和c軸的分割值一般為0.001°，工件可細(xì)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(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和軟件的支持下，可以加工復(fù)雜空間曲面。

　　常見(jiàn)的垂直五軸聯(lián)動(dòng)加工中心有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，一是工作臺(tái)的轉(zhuǎn)軸，在x軸方向上以±90°的角度來(lái)回?cái)[動(dòng)，定義為擺線，也稱A軸;另一個(gè)是工作臺(tái)中間的轉(zhuǎn)臺(tái)，轉(zhuǎn)臺(tái)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(cè)技術(shù)手段已經(jīng)非常成熟。一般來(lái)說(shuō)，XYZ三線軸的檢測(cè)是以雙頻激光干涉儀為標(biāo)準(zhǔn)的。旋轉(zhuǎn)c軸是通過(guò)雙頻激光干涉儀和匹配的旋轉(zhuǎn)因子進(jìn)行檢測(cè)，或采用傳統(tǒng)的正多面體和自準(zhǔn)直儀進(jìn)行角度劃分檢測(cè)，這里不再詳述。

　　對(duì)于a軸，也是分角檢測(cè)，也可作為雙頻激光干涉儀、陀螺儀、多面體棱鏡和自準(zhǔn)直儀的標(biāo)準(zhǔn)。但是，如果我們復(fù)制全套c軸檢測(cè)方法，測(cè)量無(wú)法在整個(gè)行程中完成，因?yàn)殡S著A軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)會(huì)阻塞測(cè)量光路，無(wú)法繼續(xù)檢測(cè)。只能檢測(cè)到部分角度，無(wú)法判斷a軸整個(gè)行程范圍的精度。

　　2.擺線軸(a軸)全行程測(cè)量光路的設(shè)計(jì)

　　在30°-90°+中風(fēng),檢測(cè)根據(jù)檢測(cè)方案,可進(jìn)行軸c。然而,隨著軸繼續(xù)搖擺軸心線,檢查設(shè)備運(yùn)行時(shí)+30°+90°范圍內(nèi),逐漸出現(xiàn)工作臺(tái)塊測(cè)量棱鏡面臨的自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光軸,所以儀器不能閱讀和測(cè)量,檢測(cè)中斷。的基本原理是使用提高準(zhǔn)直器為目標(biāo)的可旋轉(zhuǎn)的鏡子,和90°旋轉(zhuǎn)反射鏡的光學(xué)路徑可以轉(zhuǎn)向避免阻塞測(cè)量光路由于推翻工作臺(tái)的加工中心,相當(dāng)于針對(duì)空氣中的多面棱鏡。

　　采用0.5”雙軸自準(zhǔn)直儀和24棱鏡作為主要測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。采用激光干涉儀作為自準(zhǔn)直器的匹配設(shè)備，實(shí)現(xiàn)快速圖像查找。同時(shí)，為了使自準(zhǔn)直儀在整個(gè)測(cè)量和讀取過(guò)程中更加穩(wěn)定可靠，推薦使用主機(jī)更大、三腳架更堅(jiān)固的ML10激光干涉儀。

　　3.擺線軸(a軸)全行程檢測(cè)中測(cè)量光程的快速對(duì)準(zhǔn)與調(diào)整

　　與傳統(tǒng)的c軸檢測(cè)相比，a軸檢測(cè)方案中的自準(zhǔn)直鏡遠(yuǎn)離正多面體棱鏡并旋轉(zhuǎn)了90度。與c軸檢測(cè)相比，很難發(fā)現(xiàn)從直角遠(yuǎn)距離反射回來(lái)的光。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)，探索了一種快速尋光方法。具體的檢測(cè)工作和光路準(zhǔn)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(yù)先加工好的專用夾具。轉(zhuǎn)動(dòng)a軸，將專用夾具的偏心量調(diào)整到0.02mm以內(nèi)。安裝24棱棱鏡，0°測(cè)量面朝上。

　　2)角鏡通過(guò)磁臺(tái)底座吸附在機(jī)床主軸上。

　　3)將自準(zhǔn)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(duì)準(zhǔn)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(jī)在同一時(shí)間,以便測(cè)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(zhǔn)直器的測(cè)量光軸與激光束平行。

　　4)卷尺測(cè)量激光干涉儀的光孔到自準(zhǔn)直物鏡中心的大約距離D(約130mm)。將激光干涉儀三腳架臺(tái)的距離按D逐漸減小，使自準(zhǔn)直物鏡的中心(即自準(zhǔn)直物鏡光軸的中心)降低到激光干涉儀光學(xué)孔所在的位置。

　　5)左右微動(dòng)自準(zhǔn)直儀可以看到通過(guò)角鏡和多面體測(cè)量面反射回來(lái)的平面圖像。

　　6)通過(guò)微調(diào)整激光三腳架的左右平移和高低升降位置，使自準(zhǔn)直鏡視場(chǎng)中的反射平面圖像亮，即可進(jìn)行檢測(cè)。

　　4.擺線軸(A軸)全行程精度的測(cè)量方法

　　正確調(diào)整a軸檢測(cè)光路后，即可進(jìn)行a軸檢測(cè)。

　　對(duì)于a軸的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，以往只檢測(cè)到部分行程，或根本不檢測(cè)。檢測(cè)方法也有其他的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，但讀取困難，檢測(cè)效率低。采用上述檢測(cè)方案后，測(cè)量效率明顯提高，測(cè)量不確定度也滿足《機(jī)床測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)，直接穿上自準(zhǔn)直器，吸住主軸上的轉(zhuǎn)向鏡進(jìn)行檢測(cè)。缺點(diǎn)是不同類型的加工中心需要預(yù)先加工不同的專用夾具。