西諾巴與您淺談五軸聯(lián)動加工中心的精度檢測方法

　　1.五軸聯(lián)動介紹

　　五軸聯(lián)動加工中心是一種在計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)控制下，具有五個坐標(biāo)軸(x、y、z三個直線軸，c、a兩個旋轉(zhuǎn)軸)，能夠協(xié)調(diào)運動和過程的數(shù)控加工設(shè)備。

　　通過a軸和c軸的組合，除工件底面固定在工作臺上外，其余五種表面均可通過立式主軸加工。a軸和c軸的分割值一般為0.001°，工件可細(xì)分成任意角度加工斜面和斜孔。如果將a軸和c軸與XYZ三直線軸連接，在先進的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和軟件的支持下，可以加工復(fù)雜空間曲面。

　　常見的垂直五軸聯(lián)動加工中心有兩個旋轉(zhuǎn)軸，一是工作臺的轉(zhuǎn)軸，在x軸方向上以±90°的角度來回擺動，定義為擺線，也稱A軸;另一個是工作臺中間的轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺沿z軸方向旋轉(zhuǎn)360°，定義為c軸。

　　目前加工中心XYZ軸和C軸的檢測技術(shù)手段已經(jīng)非常成熟。一般來說，XYZ三線軸的檢測是以雙頻激光干涉儀為標(biāo)準(zhǔn)的。旋轉(zhuǎn)c軸是通過雙頻激光干涉儀和匹配的旋轉(zhuǎn)因子進行檢測，或采用傳統(tǒng)的正多面體和自準(zhǔn)直儀進行角度劃分檢測，這里不再詳述。

　　對于a軸，也是分角檢測，也可作為雙頻激光干涉儀、陀螺儀、多面體棱鏡和自準(zhǔn)直儀的標(biāo)準(zhǔn)。但是，如果我們復(fù)制全套c軸檢測方法，測量無法在整個行程中完成，因為隨著A軸的轉(zhuǎn)動，工作臺會阻塞測量光路，無法繼續(xù)檢測。只能檢測到部分角度，無法判斷a軸整個行程范圍的精度。

　　2.擺線軸(a軸)全行程測量光路的設(shè)計

　　在30°-90°+中風(fēng),檢測根據(jù)檢測方案,可進行軸c。然而,隨著軸繼續(xù)搖擺軸心線,檢查設(shè)備運行時+30°+90°范圍內(nèi),逐漸出現(xiàn)工作臺塊測量棱鏡面臨的自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光軸,所以儀器不能閱讀和測量,檢測中斷。的基本原理是使用提高準(zhǔn)直器為目標(biāo)的可旋轉(zhuǎn)的鏡子,和90°旋轉(zhuǎn)反射鏡的光學(xué)路徑可以轉(zhuǎn)向避免阻塞測量光路由于推翻工作臺的加工中心,相當(dāng)于針對空氣中的多面棱鏡。

　　采用0.5”雙軸自準(zhǔn)直儀和24棱鏡作為主要測量標(biāo)準(zhǔn)。采用激光干涉儀作為自準(zhǔn)直器的匹配設(shè)備，實現(xiàn)快速圖像查找。同時，為了使自準(zhǔn)直儀在整個測量和讀取過程中更加穩(wěn)定可靠，推薦使用主機更大、三腳架更堅固的ML10激光干涉儀。

　　3.擺線軸(a軸)全行程檢測中測量光程的快速對準(zhǔn)與調(diào)整

　　與傳統(tǒng)的c軸檢測相比，a軸檢測方案中的自準(zhǔn)直鏡遠(yuǎn)離正多面體棱鏡并旋轉(zhuǎn)了90度。與c軸檢測相比，很難發(fā)現(xiàn)從直角遠(yuǎn)距離反射回來的光。經(jīng)過多次實驗和改進，探索了一種快速尋光方法。具體的檢測工作和光路準(zhǔn)直及調(diào)整步驟如下:

　　1)取下加工中心a軸上的密封蓋，安裝預(yù)先加工好的專用夾具。轉(zhuǎn)動a軸，將專用夾具的偏心量調(diào)整到0.02mm以內(nèi)。安裝24棱棱鏡，0°測量面朝上。

　　2)角鏡通過磁臺底座吸附在機床主軸上。

　　3)將自準(zhǔn)直器放置在激光干涉儀上，調(diào)整激光干涉儀的水平儀，將激光束對準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)鏡。慢慢旋轉(zhuǎn)和調(diào)整可旋轉(zhuǎn)的鏡子左和右,和調(diào)整高度,左和右,高低位置的激光干涉儀主機在同一時間,以便測量多面體表面的反射光事件回反射激光干涉儀的洞。

　　這一步的目的是使自準(zhǔn)直器的測量光軸與激光束平行。

　　4)卷尺測量激光干涉儀的光孔到自準(zhǔn)直物鏡中心的大約距離D(約130mm)。將激光干涉儀三腳架臺的距離按D逐漸減小，使自準(zhǔn)直物鏡的中心(即自準(zhǔn)直物鏡光軸的中心)降低到激光干涉儀光學(xué)孔所在的位置。

　　5)左右微動自準(zhǔn)直儀可以看到通過角鏡和多面體測量面反射回來的平面圖像。

　　6)通過微調(diào)整激光三腳架的左右平移和高低升降位置，使自準(zhǔn)直鏡視場中的反射平面圖像亮，即可進行檢測。

　　4.擺線軸(A軸)全行程精度的測量方法

　　正確調(diào)整a軸檢測光路后，即可進行a軸檢測。

　　對于a軸的現(xiàn)場檢測，以往只檢測到部分行程，或根本不檢測。檢測方法也有其他的計量標(biāo)準(zhǔn)，但讀取困難，檢測效率低。采用上述檢測方案后，測量效率明顯提高，測量不確定度也滿足《機床測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》的要求。另外，激光干涉儀在檢查直線軸和c軸后不需要離開現(xiàn)場，直接穿上自準(zhǔn)直器，吸住主軸上的轉(zhuǎn)向鏡進行檢測。缺點是不同類型的加工中心需要預(yù)先加工不同的專用夾具。