一般的体对角线位移测量,标靶轨迹是直线,并且以角方镜来作标靶,因此只能容许较小的侧向位移。向量方法,变成分别沿着X轴、Y轴及Z轴作移动,重复这些动作直到对角线的相对端点。激光干涉仪是单光束激光,并以平面镜当作标靶,注意到当以平面镜当作标靶时,当移动平行平面镜时,激光光束并不会被遮断及改变与光源的距离,所以测量不会受到影响。因此可测量激光方向的移动及容许较大的标靶侧向移动。
四、亚崴机器上的测量 测量在亚崴型号FV-1000的立式切削中心上进行,FV-1000是针对高速模具加工所设计,具强化肋的厚钢铁结构,提供机器较佳的刚性及防止任何可能影响切削准确度的弯曲或扭转。门柱是一体成形铸造可以符合较大的切削性能及吸收振动,门柱锁在床台顶部以确保最佳准确度的调校与垂直度,并可符合最大的刚性。机器工作空间是1050mm乘上600mm乘上540mm,控制器为Fanuc 18M。
五、激光向量方法、测量与补偿
1. 激光测量系统 激光校验系统为激光都普勒位移量尺(LDDM),由美国光动公司所制造,型号为MCV-500。它是新一代应用都普勒效应的单光束激光干涉仪,此系统具调整镜,容易操控激光光束到对角线方向。 在机器移动部的标靶为一75×100mm的平面镜,空气温度及压力可被测得并可补偿机器的热膨胀,自动资料采集,误差分析及自动产生补偿表,这些皆在光动公司LDDM版本2.50的窗口软件上执行。
2.架设与调校 应用激光向量方法,机器可沿着四条体对角线进行测量,激光头固定于机器床台上,并使用调整镜来调校激光光束使其平行对角线,平面镜则固定于主轴上,并使其表面与激光光束垂直。
3. 空间误差资料采集与分析 测量资料会由LDDM的窗口软件在每次机器停止或各单轴移动后自动采集,误差资料由LDDM软件分析,而每一轴的误差会自动计算,应用这些误差亦可自动产生误差补偿表,在此次试验中,机器不具任何误差补偿、具节距误差补偿、具空间误差补偿的这几笔测量资料皆会被采集到。
4. 测量结果 机器在不具任何补偿时的体对角线位移误差,其中对角线的方向以对角线的正向或反向增量表示。 不具任何补偿的四条体对角线位移误差,总误差为110mm机器在不具任何补偿时所测得的最大对角线位移误差为110mm,同样地,机器在具节距误差补偿时的体对角线位移误差,在此其最大位移误差为95mm,改善率为15%,而机器在具空间误差补偿时的体对角线位移误差,其最大位移误差为12.5mm,改善率为900%。 具节距误差补偿的四条体对角线位移误差,总误差为95mm,只有较小的改善具空间误差补偿的四条体对角线位移误差,总误差为12.5mm,改善了900%。
六、讨论与总结 总结前面所述,我们已在亚崴的立式切削中心上完成向量测量与空间补偿,亚崴的立式切削中心的空间定位准确度可获得改善超过900%,在此可注意到如果只作节距误差补偿,则仅改善15%,因此只作节距误差补偿是不足够的,能够同时补偿节距误差及直线度误差是相对重要的。
此外激光向量测量仅需2到4小时,大大取代了一般激光干涉仪需要20到40小时去测量的时间,激光架设相当简单,并且资料可自动采集,数据处理与补偿文件产生皆为自动,排除手动操作并减少误差,因此毋需经验丰富的工程师,机器操作者在接受训练后即可操作激光校验及校验。
(责编:晨雪)