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          激光干涉儀線性檢測原理和補償方法

          2021-04-22 17:16:29

          數控機床精度超差是由硬件故障引起的,通過調整修復硬件不能徹底解決數控精度超差問題。數控機床的數控系統有誤差補償功能,使用雷尼紹干涉儀采集數控機床定位精度,再利用數控系統的可編程性和智能性對機床誤差進行補償,從而達到提高機床精度的效果。

          1 激光干涉儀誤差檢測原理

          要對線性測量進行設定,使用隨附的兩個外加螺絲將其中的一個線性反射鏡安裝在分光鏡上。這個組合裝置稱為“線性干涉鏡”,它形成激光光束的參考光路。線性干涉鏡放置在 XL 激光頭和線性反射鏡之間的光路上。分光鏡機架上標有兩個箭頭,指示其方向,箭頭應指向兩個反射鏡。

          來自 XL 激光頭的光束進入線性干涉鏡,在此光束被分成兩束。一束光( 稱為參考光束) 被引向裝在分光鏡上的反射鏡,另一束光( 測量光束) 則穿過分光鏡到達第二個反射鏡。然后,兩束光都被反射回分光鏡,在此它們重新組合并被導回到激光頭,激光頭內的探測器監測兩束光之間的干涉。

          在線性測量過程中,一個光學組件保持靜止不動,另一個光學組件沿線性軸移動。通過監測測量光束和參考光束之間的光路差異的變化,產生定位精度測量值( 注意,它是兩個光學組件之間的差異測量值,與 XL 激光頭的位置無關) 。此測量值可以與被測機器定位系統上的讀數比較,獲得機器的精度誤差。通常,將反射鏡設定為移動光學部件,將干涉鏡設定為靜止部件,如圖 2 所示。

          2 定位精度補償方法

          定位精度補償也叫螺距補償,使用激光干涉儀采集數控機床定位精度,再利用數控系統可編程性對數控機床精度進行補償。在補償的時候在機床運行導軌上區若干個等距離點( 取的點越多,補償精度越高) 。通過激光干涉儀采集機床實際定位位置,與設定定位位置進行比較,得出偏差距離并將其寫入補償文檔中,機床回零后下次運行時會將補償文檔數據計算在內,從而達到精度要求。補償方法有兩種,具體補償方法如下:

          螺距補償和垂直補償區別在于螺距補償誤差在于按 進 行 補 償,于 其 有 關 的 軸 參 數 有 兩 個: ①MD38000 最max補償點數。② MD32700 螺距誤差使能: 0 禁止,可以寫補償值; 1 使能,補償文件寫保護,并且螺距誤差補償在該軸返回參考點后才生效。

          2.1 螺距補償方法 1

          系統自動生成補償文件,將補償文件傳入計算機,在 PC 機上編輯并輸入補償值,將補償文件再傳入系統。

          ( 1) 修改 MD38000,確定補償點數 K,由于該參數系統初始值為 0,所以應根據需要先設該參數。但要注意修改 MD38000 會引起 NCK 內存的重新分配,導致機床數據丟失,因此要提前做好數據備份。( 零件程序、R 參數、刀具參數、驅動數據) 。

          ( 2) 利用準備好的調試電纜將計算機和數控系統連接起來。在 PC 機中啟動 WinPCIN 軟件,選擇“文本”通訊方式,然后選擇接收數據。進入數控系統的通訊畫面,設定相應的通訊參數,并選擇其中的“絲杠誤差補償”,將誤差補償文件輸出。

           ( 3) 用激光干涉儀采集每一點的誤差,編輯到PC 機的補償文件中,并保存。將編輯好的補償文件再通過 Win PCIN 軟件傳回數控系統中。

          ( 4) 設定軸參數 MD32700 = 1,NCKReset,,然后返回參考點,補償值生效。

          2.2 螺距補償方法 2

          系統自動生成補償文件,將補償文件格式改為加工程序,通過 OP 單元將補償值輸進該程序,運行該零件程序既可將補償值寫入系統,以后補償可直接在此補償文件中補償,不需要傳到 PC。

          ( 1) 同方法一,將補償文件由 840D 系統傳輸到計算機上,編輯補償文件,修改文件頭和文件尾,如將文件頭修改為“%_N_BUCHANG_MPF; $ PATH = /_N_MPF_DIR”,文件尾必須修改為 M02。這樣補償文件修改為加工程序格式。

          ( 2) 將修改過的文件通過Win PCIN軟·件傳回840D 系統中。這時在加工程序的目錄中可以看到名為“BUCHANG”的加工程序。

           ( 3) 通過數控系統的 OP 單元,將用激光干涉儀測試每一點的誤差值編輯在加工程序“BUCHANG”中。按軟菜單鍵“執行”選擇加工程序“BUCHANG”。840D 系統進入“自動方式”,然后按機床面板上的“NC 啟動”鍵,執行加工程序“BUCHANG”后,補償值存入 840D 系統中。

          ( 4) 設定軸參數 MD32700 = 1,NCKReset,然后返回參考點,補償值生效。最后重新使用激光干涉儀檢查驗證各軸定位精度和重復定位精度。

           綜上所述,造成數控機床定位精度和重復定位精度的因素較多。數控機床硬件維護保養是否到位直接影響數控機床各軸定位精度和重復定位精度狀態。數控機床重點部位重點檢查重點維護,重點部位維護到位才是保證數控機床定位精度和重復定位精度的基礎。數控機床機械誤差不能徹底消除,必須通過軟件進行誤差補償,軟硬結合才能將數控機床的定位精度和重復定位精度調整到好的狀態。

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