MAR-500H加工中心精度的檢測和補償

史利娟，牛小鐵，陳金英

(北京工業職業技術學院機電系，北京 100042)

文中的研究內容是根據生產實際情況的需要而進行的。實際零件的加工精度最高需要控制在0.01 mm，根據機床本身能達到的加工精度、加工對象的加工形狀和精度可以考慮應用MAR-500H臥式加工中心進行該零件的加工。在進行加工之前，通過對實際機床的定位精度和重復定位精度的檢測，發現精度超差，需要進行該機床定位精度和重復定位精度的修正。文中就是針對該情況，應用激光干涉儀進行MAR-500H臥式加工中心精度的檢測，并進行補償，達到提高機床精度的目的。

1 任務的提出和方案的確定

(1)任務的提出

在MAR-500H臥式加工中心上進行實際零件的加工，通過分析零件圖紙加工精度要求與實際設備的出廠精度要求，確定可以使用該設備進行零件的加工。而在實際的加工過程中發現，機床加工精度超差，不能夠滿足零件的加工精度要求。通過分析加工零件的誤差，發現是機床的定位精度和重復定位精度超差，需要進行修正。

(2)方案的確定

根據檢測對象，確定采用先進的激光干涉儀對機床的定位精度和重復定位精度進行檢測和補償。檢測原理是:通過在某一進給軸上進行正、負方向的多次移動，在每一次移動的有效行程范圍內進行多點數據的采集，通過激光干涉儀的分析，能夠反映出該設備的定位精度和重復定位精度。補償方法是通過機床系統自身進行補償，具體方法是根據激光干涉儀采集到的數據進行反向間隙和螺距補償參數的修改，從而提高機床定位精度和重復定位精度。

檢測設備采用雷尼紹公司生產的激光頭、XL-80線性測量組件 (反光鏡+干涉鏡)和傳輸數據線以及相對應的測試軟件進行MAR-500H加工中心定位和重復定位精度的檢測。

在進行數據采集之前，需要進行一些參數的設置，主要確定進行檢測的移動軸、移動范圍、檢測次數、雙向檢測還是單向檢測、測試點數和間隔，具體設置數據如表1所示。

表1 檢測數據的設置

補償是根據測試所得的數據，運用機床系統進行精度的補償，需要通過修改系統參數來完成。具體要修改的參數有:螺距誤差補償量、螺距補償間隔、螺距點數、反向間隙等。

補償后重新應用相同的測試設備和檢測數據進行檢測精度的分析，判斷參數的修改是否合適，若精度不符合需要重新進行參數的修改和補償直至符和加工精度要求。

2 檢測過程和數據分析

這一部分主要是對前面所確定的方案進行實施:對采集設備、計算機和MAR-500H加工中心進行相應連接;數據的采集和分析;精度的補償;精度補償后精度的驗證。

(1)檢測儀器與設備的連接和檢測程序的編制

應用激光干涉儀進行機床定位精度和重復定位精度的檢測前，首先需要對激光干涉頭進行預熱和對放置干涉頭的三腳架進行調平，然后進行反射鏡、干涉鏡的調光以及激光干涉頭與雷尼紹軟件之間的連接，連接后的結果如圖1所示。

圖1 檢測裝置與機床的連接

在進行數據采集前需要編制反射鏡自動運行的程序，按照前面進行精度檢測所設置的數據，結合MAR-500H加工中心的數控系統為北一大隅，進行程序的編制和輸入。

(2)數據的采集和精度的補償

在進行數據采集前，通過對已加工零件加工誤差的分析，已經知道機床是定位精度和重復定位精度超差，需要進行調整。在檢測時，將影響這兩個精度的反向間隙和螺距補償參數值都設置為零進行檢測。

運行雷尼紹軟件中的線性測長軟件，進行數據的采集，采集的數據曲線如圖2所示。從測試數據中看出，重復定位精度比較好，而定位精度不好，需要調整螺距補償值。

圖2 測試數據曲線1

根據采集數據分析，進行螺距補償參數的修改，具體的設置數據如表2所示。

表2 補償參數

加上補償后，采集到的數據曲線如圖3所示。從采集到的數據曲線可以看出:重復定位精度和定位精度都能夠滿足零件加工精度0.01 mm的要求。

圖3 測試數據曲線2

(3)數據分析

通過對采集到的數據進行分析可以看出，根據檢測到的數據進行相關參數的補償達到了提高機床的加工精度、并且滿足了實際零件的加工要求。

3 結論

通過對比反向間隙和螺距補償前后的檢測數據，分析出通過設置合適的反向間隙可以提高機床重復定位精度，設置合理的螺距補償值可以提高機床的定位精度。從而得出，在實際的應用中，若出現定位精度或重復定位精度超差的情況 (在確定機床沒有機械故障的前提下)，可以通過修改機床的反向間隙參數、螺距補償方式和參數值進行機床定位精度和重復定位精度的提高。

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