5軸數控機床的精度檢測方法研究
2020-12-18 來源： 臺州科技職業(yè)學院 作者：黃靖雨 涂瑞祥
摘要：本文介紹了 5 軸數控機床的精度檢測，尤其是 2 個旋轉軸的重復定位精度、空間幾何關系，以及 5 軸聯動性能的檢測方法。
關鍵詞：5軸；數控機床；精度檢測
1、引言
對于3軸機床的精度檢測，已經形成了一整套完備和規(guī)范的操作流程和檢驗標準。而對于 5 軸機床的檢測，尤其是 2 個旋轉軸的重復定位精度、空間幾何關系，以及 5 軸的聯動性能檢測目前還沒有一定之規(guī)，相關資料也比較缺乏。
本文以我校配備海德漢 640 系統的 GTX-620 型 5 軸數控機床（包括 X、Y、Z、B、C 共 5 軸，且 B 軸、C 軸為雙轉臺結構）為實踐對象，介紹了 5軸數控機床的精度檢測方法。
5軸銑床精度檢測，首先，要對主軸和三個直線軸進行重復定位精度的檢測；其次，是針對兩個旋轉軸的檢測；最后，對 5 軸聯動性能進行檢測。其中，主軸和三個直線軸的檢測方法和三軸銑床一樣，所以這里不做敘述。
2、旋轉軸和5軸聯動性能的檢測
5軸銑床的檢測，重點是兩個旋轉軸的精度。
旋轉軸的精度包括兩個方面：一方面是旋轉軸運動的精度，主要要檢測每個旋轉軸的重復定位精度；另一方面是兩個旋轉軸相互之間的關系，主要檢測兩個旋轉軸軸線和主軸軸線之間空間幾何關系是否正確。
2.1 測定兩個旋轉軸和主軸之間的空間幾何關系
圖 1 為海德漢 640 系統的 GTX-620 型 5 軸數控機床的雙轉臺結構的示意圖，在圖中標出了兩個旋轉軸的軸線，這兩根軸線應該如圖中那樣相交于一點。如果這兩個旋轉軸的軸線不相交，則要測定出兩個軸線的偏心距離。
圖 1 雙轉臺結構示意圖
圖 2 雙轉臺軸線偏心量測定
測定方法如下：先將 C 軸轉臺校正，使 C 軸轉臺平行于 XY 平面（方法略）；再如圖 2 所示，分別旋轉 B 軸 +90°和 -90°，測量兩個方位下B 軸轉臺側面最高點的高度差。如果高差為零，則雙轉臺的空間幾何關系符合理想情況，如果高差不為零，則 B、C 軸的偏心量為此高差的二分之一。
2.2 5軸聯動性能的檢測
5軸聯動性能的檢測，是通過加工一些標準形狀，如：直線、平面、球形等，再測量加工出形狀的誤差來檢測的。
先加工一條直線，初步判斷5軸空間幾何關系測定的正確性，同時檢測數控系統的補償功能是否生效。這是一維形狀的檢測，是最基本的要求，在此基礎上才能做下面的檢測。
再加工一組平面，檢測 5 軸空間幾何關系測定的準確性，同時檢測數控系統的補償功能是否設定正確。
這是二維形狀的檢測，比一維形狀的檢測的要求高一等級，如果檢測合格，說明 5 軸空間幾何關系的測定基本準確，同時數控系統基本滿足5 軸加工的要求。
最后，加工球形，進一步檢測 5 軸空間幾何關系測定的準確性，同時檢測數控系統的補償功能是否在三維空間做出了正確的運動補償。這是三維形狀的檢測，也是最高等級的要求。
如果滿足了三維形狀加工的要求，就可以說這臺 5 軸銑床完全合格，可以勝任生產加工任務了。
圖 3 5 軸聯動性能檢測
3 、總結
本文以 GTX-620 型 5 軸數控機床為例，介紹了 5 軸數控機床的精度檢測方法。對于工廠、學校驗收或定期檢查、調整機床精度，具有一定的參考價值。
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