杂志文章-QC10球杆仪 回转轴 自动误差补偿.pdf

应用案例 QC10 球杆仪在机床生产和使用中的重要作用 丁国强 1 方便、快捷的数控机床检测仪器— QC10 球杆仪 王树杰 5 数控机床回转轴位置精度的自动检测 李玉文 9 数控机床定位精度自动螺距补偿功能的应用 李玉文13 《数控机床市场》2005 年第8 期 QC10 球杆仪在机床生产和使用中的重要作用 丁国强 上海Fadal 机床有限公司装配部经理 一、引言 随着机床行业的不断发展，高效率和高精度已是业界的共识及共同追求的目标。为保证实现这一 目标，机床精度检测和诊断已成为当今世界研究的前沿课题。Renishaw 公司研发的QC10 球杆仪是目 前世界上同类产品中功能最强大的仪器。它不但测量方便、操作简单、软件界面直观，而且全面和客观 地揭示了机床内部的各种误差，真正起到了对机床进行精度检测、监控和故障诊断的作用。笔者在多年 的机床装配中，用Renishaw 公司的QC10 球杆仪对上海Fadal 机床有限公司VMC 4020C 交流数控立 式加工中心进行检测，积累了一些经验，介绍给大家供参考使用。 二、QC10 球杆仪简介 Renishaw 公司的QC10 球杆仪是一种主要用于测量数控机床两轴联动精度的专用仪器。该仪器由 两端装有钢球，一端钢球固定，另一端钢球与一个可伸缩的高精度位移传感器所组成。两个钢球两端借 三点定位的磁性吸座进行定位，一端吸附在工作台上，另一端吸附在主轴上。当工作台相对于主轴作圆 周插补运动时，形成一个模拟切削的圆弧轨迹，传感器采集两钢球间距离 （插补半径）的变化并传递给 计算机，经软件诊断分析，得到两轴联动的圆度精度 （也称工作精度）并分离出各种单项误差，如反向 间隙、反向跃冲、伺服不匹配 、比例不匹配、直线度、垂直度、周期误差以及横向间隙等。QC10 球 杆仪摒弃了传统的切削后再检测的繁琐的费工费料的方法，同时也为调试人员提供了一个调试机床的依 据。测量半径有100 mm、150 mm、300 mm 等多种组合，分别可以测量XY 、XZ 和YZ 平面的两轴 联动精度。 三、诊断及调整实例 在一台经装配后仅作几何静态调整的VMC 4020C 交流数控立式加工中心上，以1000 mm/min 圆 周速度、150 mm 为半径在XY 平面里进行两轴联动精度的检测，其结果如图(1)和表(1)所示，不圆度 误差为45.3 µm ，同时从表一中可见，影响圆度精度的主要误差是反向间隙和反向跃冲，下面将重点介 绍这两种误差的调整： 图 (1) 表 (1) 1 反向跃冲（Reversal spikes ）是反映机器在换向一瞬间不能平稳换向，而是有一个暂时的粘性停顿， 表现出的图形为在圆周与四个坐标轴的交点处有一个尖峰。在 Fadal 机床上可以通过调整放大板上的 comp 电位器来增大或减少电机的电流，来减少此数据的误差值，达到一个最佳状态。调整此电位器， 必须兼顾Servo Mismatch 的数据。笔者曾对Fanuc 系统用球杆仪进行测试，只要加大速度环增益，就 能修正此数据，但必须注意的是，如参数过大，会引起机床的抖动，我也用球杆仪对Siemens 802D 进 行测试，同样的调整参数 32200 ，就能修整此数据。图(2)为调整后的图形，可以看出，不圆度误差已 从45.3 µm 下降33.6 µm。 图 (2) 反向间隙 （ Backlash ）是反映机床导轨中存在着间隙，导致机器在换向时出现跳跃，表现出的图形为 在圆和四个坐标轴的交点上产生突跳，从外向里突跳为正，此参数可以通过数控系统进行补偿，以减少 对圆度的影响。从表一中可见，诊断结果“幅值”一栏数据为正，则机床的补偿数据偏小，须加大，反之 则过小。图(3)为调整此参数后的图形，可以看出，不圆度误差已从45.3 µm 下降15.1 µm. 图 (3) 2 伺服不匹配 （Servo Mismatch ）是客观地反映了数控机床伺服轴之间的匹配程度，它所产生的