周樹強(qiáng)，周麗霞，何正琛，覃琴

(成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川成都 610100)

UCP 800 Duro五軸加工中心(見圖1)是一臺配備Heidenhain iTNC 530數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)口高性能高速五軸五聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床，可以同時控制X、Y、Z、A、C 5個伺服控制軸和1個主軸。該五軸加工中心為全閉環(huán)控制，采用德國Heidenhain公司的直線光柵尺(X、Y、Z)和圓光柵(A軸、C軸)作為位置反饋元件。機(jī)床X、Y、Z軸為直線軸，分辨率為0．001 mm。A軸和C軸為旋轉(zhuǎn)軸，連續(xù)分度全閉環(huán)控制時其最小分度數(shù)可達(dá)到0．001°。該機(jī)床的X、Y、Z軸的定位精度為0．008 mm，而這次加工零件出現(xiàn)零件Y方向超差0．02 mm。針對該情況，應(yīng)用雷尼紹XL-80激光干涉儀對UCP 800 Duro五軸加工中心Y軸精度進(jìn)行檢測，并進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到提高機(jī)床精度的目的。

圖1 UCP 800 Duro五軸加工中心

1 精度檢測

1．1 安裝激光干涉儀

激光干涉儀檢測設(shè)備采用的是Rienshaw公司生產(chǎn)的XL-80激光頭、線性測量反射鏡、線性干涉鏡和波長補(bǔ)償單元及相應(yīng)的測試軟件。具體安裝連接圖如圖2所示。

圖2 XL-80激光干涉儀安裝連接圖

(1)安裝激光頭。將XL-80激光頭水平安裝在三角架上，連接電源，打開激光頭預(yù)熱大概5 min，使激光穩(wěn)定。(2)安裝XC補(bǔ)償單元。將材料溫度傳感器、空氣溫度傳感器與XC補(bǔ)償單元連接。(3)安裝測量鏡組。將線性反射鏡、線性干涉鏡安裝在機(jī)床主軸和工作臺上，并對準(zhǔn)激光。調(diào)整XL激光頭和反射鏡的位置，以使光束穿過干涉鏡，并由反射鏡反射回來。移動激光頭、干涉鏡和反射鏡，使測量光束和參考光束在光靶的中間位置重疊。沿Y軸在坐標(biāo)行程范圍內(nèi)移動，確保兩束光保持重疊。(4)運(yùn)行線性測試軟件。將激光頭和XC補(bǔ)償單元和電腦連接，然后打開線性測試軟件。

1．2 檢測數(shù)據(jù)的設(shè)置

在進(jìn)行檢測之前，需要設(shè)置一些參數(shù)，主要確定檢測軸的移動范圍、檢測間隔、檢測次數(shù)、檢測點(diǎn)數(shù)，具體設(shè)置數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 檢測數(shù)據(jù)的設(shè)置

除了設(shè)置檢測數(shù)據(jù)外，為了獲得更好的補(bǔ)償精度，應(yīng)將機(jī)床的螺距誤差補(bǔ)償值和反向間隙設(shè)置為0。開機(jī)進(jìn)入Heidenhain iTNC 530數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補(bǔ)償界面。具體方法:(1)螺距誤差補(bǔ)償值的設(shè)置。將系統(tǒng)處于“程序編輯”模式→按“MOD”鍵→在code number輸入系統(tǒng)密碼→在程序管理器中找到PLC文件→打開“Y．com”的文件→將補(bǔ)償表里面的螺距誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)全部設(shè)置為0。(2)反向間隙的設(shè)置。將系統(tǒng)處于“程序編輯”模式→按“MOD”鍵→在code number輸入系統(tǒng)PLC密碼→按“GOTO”輸入“710．1”→對應(yīng)將MP 710．1反向間隙設(shè)置為0。

1．3 編寫檢測程序

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)編寫機(jī)床檢測程序，程序如下:

0 BEGIN PGM Y MM

1 Q1=-664．1;start point

2 Q2=-114．1;end point

3 Q3=50;distance

4 Q4=Q1

5 Q5=Q2

6 LBL 3

7 L Y+Q1 F2000

8 CYCL DEF 9．0 DWELL TIME

9 CYCL DEF 9．1 DWELL 4

10 L IY-1

11 CYCL DEF 9．0 DWELL TIME

12 CYCL DEF 9．1 DWELL 2

13 L IY+1

14 LBL 1

15 CYCL DEF 9．0 DWELL TIME

16 CYCL DEF 9．1 DWELL 4

17 L IY+Q3

18 Q4=Q4+Q3

19 LBL 0

20 FN 12:IF+Q4 LT+Q2 GOTO LBL 1

21 CYCL DEF 9．0 DWELL TIME

22 CYCL DEF 9．1 DWELL 4

23 L IY+1

24 CYCL DEF 9．0 DWELL TIME

25 CYCL DEF 9．1 DWELL 2

26 L IY-1

27 LBL 2

28 CYCL DEF 9．0 DWELL TIME

29 CYCL DEF 9．1 DWELL 4

30 L IY-Q3

31 Q5=Q5-Q3

32 LBL 0

33 FN 10:+Q5 NE+Q1 GOTO LBL 2

34 LBL 0

35 CALL LBL 3 REP5

36 END PGM Y MM

1．4 數(shù)據(jù)采集

將機(jī)床Y軸運(yùn)行到測試起點(diǎn)→運(yùn)行Renishaw laserXL線性測量軟件(軟件設(shè)置值與表1對應(yīng))→運(yùn)行測試程序→進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)曲線如圖3所示。從測試數(shù)據(jù)中看出:機(jī)床Y軸重復(fù)定位精度比較好，而定位精度不好，需要調(diào)整螺距補(bǔ)償值。

圖3 未補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)曲線

2 精度補(bǔ)償

根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，軟件自動計算出螺距誤差補(bǔ)償表，如圖4所示。

圖4 螺距誤差補(bǔ)償表

將補(bǔ)償數(shù)值輸入系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償表，打開Y．com補(bǔ)償文件，輸入圖4的補(bǔ)償數(shù)值。

將反向間隙值輸入系統(tǒng)PLC文件:“MP 710．1=-0．001”

對系統(tǒng)Y軸補(bǔ)償后，再次運(yùn)行測試程序，重新測量機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，采集數(shù)據(jù)曲線如圖5所示。從采集的數(shù)據(jù)可以看出:機(jī)床Y軸的重復(fù)定位精度和定位精度已經(jīng)明顯提高。

圖5 補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)曲線

3 結(jié)論

利用激光干涉儀檢測機(jī)床誤差，通過對數(shù)控系統(tǒng)反向間隙和螺距誤差補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)定可以提高機(jī)床加工的定位精度和重復(fù)定位精度，可以解決實(shí)際加工中存在的精度問題(機(jī)床沒有機(jī)械故障的前提下)。

［1］UCP 800 Duro五軸加工中心使用說明書［M］．+GF+Agie Charmilles公司，2008．

［2］iTNC 530用戶手冊［M］．HEIDENHAIN公司，2008．

［3］冷洶濤．?dāng)?shù)控機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度的檢驗(yàn)［J］．機(jī)床與液壓，2008，36(8):192-193．

［4］史利娟，牛小鐵，陳金英．MAR-500H加工中心精度的檢測和補(bǔ)償［J］．機(jī)床與液壓，2014，42(2):86-87．