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內部空間精度補償金技術一直應用領域于三坐標量測機上，以確保三坐標量測機做為計算方法用具而對其較高的精度明確要求,而其機械制造與電器增容的精度難以滿足用戶有關明確要求。一般三坐標量測機都經過補償金，使其能滿足用戶完成高精度量測的須要。隨著數控機床技術的不斷發展，對機床精度的明確要求也越來越高。現有機床精度單從機械設計和硬件制造上來考慮，成為制約金融行業發展的一個兩極化做為三坐標量測機金融行業中引領量測技術先鋒的英國(Renishaw)公司，在將其三坐標量測機UCC控制器中“內部空間數值補償金技術”成功應用領域十多年后，特別針對Fanuc、Siemens等數控控制系統，新近面世“內部空間數值補償金技術”。以雷尼紹成熟的XL-80雷射光譜儀和QC-20球拍儀做為試驗基礎，向市場面世RVC-Fanuc和RVC-Siemens兩套內部空間數值修改軟件，以相互配合具有二維內部空間補償金選項的選用Fanuc或Siemens數控控制系統的加工中心、數控鏜銑和龍門機床來提高其內部空間精度。從現階段使用者實際采用的反饋表明，RVC軟件在有關數控機床上采用靈活、簡便，效用明顯。遇到的瓶頸。將三坐標量測機的內部空間精度補償金技術引入到數控機床上，可成功地解決數控機床精度再提高的關鍵問題。

　　補償金原理

　　1數控機床歐幾里得精度常見的21項數值

在機床的兩軸移動內部空間中，共有9個平移數值模塊，9個視角數值模塊和3個垂直度數值模塊，總計21項數值。要將21項數值對機器內部空間位置的影響完全消除，須要將每項數值精確地檢驗出來，并科學研究開發有關軟件，將檢驗得到的數值數據轉換為具有相應機能的數控控制系統所能接受的模塊，提供更多給控制系統補償金結果，從而提高機床內部空間精度。

　　2數控控制系統的新增機能

　　采用內部空間精度補償金方法對數控機床組織工作時產生的數值進行修改,如前所述，前期已經在二維量測機金融行業被證實為是減小機床功能定位數值的有效方法之一。現階段，歐美國家許多知名數控控制系統廠家，如Siemens和Fanuc等，均在其高端數控控制系統中支持這種內部空間精度補償金的方法(二維數值補償金或VCS)，采用這種方法可以通過生成機床整個組織工作內部空間的數值模塊來全面補償金機床組織工作時在歐幾里得精度上的局限性，從而對機床現有的內部空間功能定位數值進行實時糾正。

　　3海內外發展動向

幾年前，當具有內部空間精度補償金機能的高端數控系統Siemens840Dsl(稱VCS)和Fanuc31i(稱二維數值補償金)推向市場后，國外生產高端數控機床的廠家就開始科學研究有關內部空間精度的量測和數值補償金模塊計算方法，并有少量的科學研究成果公開發表。從現有發表的資料看，有選用雷射跟蹤量測法，在機床不同部位做為站點量測機床各內部空間功能占位數值，并用一定數學模型分離數值源；也有選用雷射光譜儀相互配合球拍儀等其他量測工具，按21項數值逐一檢驗的方法。

選用雷射光譜儀試驗每項數值源則是現階段海內外兩極化通行的辦法，其每項試驗結果均具有精度可溯源性，可以逐一量測并瀉量機床精度是否量測恰當、穩定可靠，并能方便快捷地隨時瀉量內部空間補償金效用。市場上最為兩極化應用領域的英國產XL-80雷射干涉儀還具有開放的軟件接口，方便快捷使用者自行科學研究開發自己的軟件。

　　特別針對Fanuc31i和Siemens840D開展內部空間數值補償金所需軟、硬件設備

　　1檢驗設備

　　XL-80雷射光譜儀：分別量測非線性偏轉、直線度、射界、Bazas角等，為RVC軟件提供更多所需計算補償金模塊所需數值CSV。

　　QC20-W球拍儀：量測各軸間的垂直度；并提供更多機床電器數值與機械數值方向性診斷。

　　RX10庫塞縣(可選)：量測并提供更多回轉組織工作臺的轉角精度的量測與補償金。電子弧面等：量測機床滾擺等模塊。

　　2內部空間數值修改軟件

　　Fanuc二維內部空間補償金有關聯的修改軟件是RVC-Fanuc，Siemens有關聯的修改軟件是RVC-Siemens。

RVC軟件具有如下表所示三大機能，每一機能能夠為被測機床完成不同項目的補償金：普通非線性數值補償金、二維內部空間數值補償金(非線性偏轉、直線度、視角)和兩軸間垂直度數值補償金。

　　3數控控制系統及有關聯的內部空間補償金機能選擇附件

　　Fanuc3DCompensation機能和SiemensVCS機能。

　　其中840Dsl1.3或更新版本，須要加載恰當的ELF文檔；雷尼紹開發的RVC-Siemens適用于“VCSplus”、“VCSA3”和“VCSA5”。

　　進行補償金機能要采取如下表所示幾個步驟：

　　·在機器組織工作內部空間范圍中采集量測數據,評估局限性模塊并將它們保存為CSV;

　　·將文檔拷入數控控制系統LBA“Manufact.Cycles”(\CMA)中；

　　·選用GUD-變量激活補償金；

·控制系統實時計算補償金結果并根據三根歐幾里得軸線的實際MCS位置將其寫入位置偏置。

　　4在內部空間補償金前對機床基礎狀況的明確要求

　　在進行內部空間數值補償金前最好用球拍儀對機床綜合精度狀況進行評估，若機床存在較大的反向躍沖、伺服不匹配等電器數值，則即使進行內部空間數值補償金，也對該機床加工精度改善不大。在進行內部空間數值補償金前將機床電器數值調整為次要精度問題尤為必要(對機床綜合精度狀況評估參見QC20-W球拍儀采用說明)。重復精度不好的機床即使進行內部空間數值補償金，補償金效用也不明顯。

對于精度明確要求高達5μm左右的數控機床，建議對其采用環境應該按三坐標量測機的采用環境來明確要求，否則從長遠來看機床自身因環境變化而帶來的精度變化將會在某種程度上削弱內部空間誤差補償金的效用。

　　RVC內部空間數值修改軟件的應用領域案例

　　1RVC-Fanuc軟件應用領域

　　英國某公司在日常生產中采用的配裝Fanuc31i的FanucRobodrill機床上，用雷尼紹RVC內部空間數值修改軟件對該機床進行了二維內部空間數值補償金，并按ISO230-4“數控機床圓檢驗”標準選用球拍儀對該機床補償金前和補償金生效后的XY平面內的圓度進行驗證比較，其圓度數值由9.1μm減小到5.7μm。

　　在北京某機床科學研究機構最新生產的Fanuc31i數控坐標鏜床上，用QL20-W球拍儀對該機床進行綜合精度試驗，在3D內部空間數值補償金前，XY平面的垂直度XWY為24.9μm/m，綜合圓度為11.5μm。

加上3D內部空間數值補償金模塊和垂直度補償金模塊并使補償金生效后,垂直度數值XWY為2μm/m;綜合圓度數值為5.2μm～6.6μm(含多次量測的重復性數值)。

　　為方便快捷說明該機床內部空間數值補償金的細節，現以Y軸為例，將該機床的精度試驗和補償金后的效用作一詳細介紹如下表所示：

　　該機床Y軸運動在X方向的Bazas數值YRX最大達到12〃；Y軸在Z方向的俯仰數值YRZ最大達到9〃；在X-500Z-791.235位置(即主軸端部)對Y軸功能定位精度YTY進行量測,數值大約為14μm。

　　在離主軸450mm位置,對Y軸功能定位精度進行量測,數值YTY大約為12μm,但顯然由于機床Y軸在X方向視角數值的影響，同樣是Y軸功能定位精度，在離主軸端面不同位置量測，其精度曲線差異很大、

2RVC-Siemens軟件應用領域

　　在意大利Breton公司配裝Siemens840D的Flymill1000龍門機床上,選用XL-80雷射光譜儀和球拍儀對每項歐幾里得精度進行量測并完成VCS內部空間數值補償金。排在前三位最為明顯的改進有X軸功能定位精度數值XTX由68μm減小到2μm；Z軸在Y方向的直線度數值ZTY從18μm減小到3.7μm；X軸在Z方向的直線度數值XTZ從15μm減小到1.1μm。

對于上述量測和VCS補償金，選用內部空間多處量測非線性功能定位精度的辦法來驗證內部空間精度整體提高的結論。例如在沒有做內部空間補償金前，某內部空間上高、中、低3處的位置數值分別為5.8μm、3.9μm、8.0μm;而在用XL-80雷射光譜儀和球拍儀進行VCS內部空間數值后，在該高、中、低三處的位置數值分別為2.7μm、1.9μm、2.1μm。可見內部空間各處的整體位置精度在VCS生效后都有所提高，并趨于一致，其ISO230-4球拍儀試驗圓度相應也提高了25%。

　　在位于德國Erlangen的Siemens技術中心內,對一臺配裝Siemens840D的Huron機床進行了試驗。試驗表明RVCSiemens軟件與Siemens控制系統的VCS機能在機床上完全有效。垂直度補償金效用特別明顯，XY垂直度XWY由-9.8〃提高到-0.1〃；同時非線性和視角補償金結果也不錯。

參與試驗的有關人員評論道，選用雷尼紹球拍儀和XL-80雷射光譜儀比其他同類產品采用要快許多，因為從儀器安裝采用上看雷尼紹的產品更為方便快捷。

　　按ISO230-2對Y軸進行非線性功能定位精度的補償金前后的對比。按ISO230-4進行球拍儀試驗的圓度精度提高近40%。

　　結論

　　鑒于數控機床兩軸歐幾里得精度補償金技術與五軸機床中回轉軸補償金技術的不同(回轉軸補償金須要數控控制系統另外的選項和另外的試驗方法)，根據多數使用者的需求，現階段RVC軟件主要特別針對的是兩軸機床的內部空間數值補償金。現階段使用者在試驗應用領域中產生的若干看法：

(1)根據多個客戶的試驗反饋來看，選用XL-80雷射光譜儀和QC20-W球拍儀進行內部空間數值補償金試驗，由于可以方便快捷地分別對機床每項數值進行試驗并快速驗證補償金效用，還可以有選擇地只挑選部分關鍵數值項來補償金，因而在確保準確性的前提下，也可選用有選擇地補償金的方法來節約時間。

　　(2)用ML10/XL80雷射光譜儀逐一試驗非線性偏轉、直線度、視角數值，容易對數值溯源，方便快捷判斷數值方向。

　　(3)選用QC20-W無線球拍儀，在一次安裝的情況下，對機床XY、YZ和ZX三個平面進行試驗，可快速對垂直度進行量測和補償金。

　　(4)試驗結果證明，用雷尼紹公司的RVC軟件對Fanuc31i和Siemens840Dsl的機床進行二維數值補償金，通過按ISO230-2標準選用雷射光譜儀或/和按ISO230-4標準選用球拍儀儀驗證，補償金前后效用明顯。

　　( 文章來源：互聯網 )

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