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机床上的球杆仪
日期：2009年12月16 来源：沈阳第一机床厂 关键字：机床
球杆仪能快速(10—15min)、方便、经济地评价和诊断CNC机床动态精度，适用于各种立卧式加工中心和数控车床等机床，具有操作简单、携带方便的特点，机床其工作原理是将球杆仪的两端分别安装在机床的主轴与工作台上(或者安装在车床的主轴与刀塔上)，沈阳机床测量两轴插补运动形成的圆形轨迹，并将这一轨迹与标准圆形轨迹进行比较，从而评价机床产生误差的种类和幅值。
(一)球杆仪的安装
球杆仪接口放置在机床上方便且安全的位置上。操作人员可能必须打开机床防护罩放置接口，应注意将接口电缆通过合适的孔位拉出。球杆仪是通过传感器接口盒连接到计算机的一个串口上的。传感器接口包括一条由9V电池供电的电子线路，它跟踪传感器的伸缩并通过串行接口把数据读数报告给计算机。
(二)球杆仪的功能
1．机床精度等级的快速标定、优化切削参数
在不同进给率条件下用球杆仪检测机床，沈阳机床机床这样就可采用满足加工精度要求的进给率进行加工，从而避免了废品的产生。
2．机床动态特性测试与评估、分离故障源
球杆仪可以快速找出并分析机床的问题所在，主要可检查反向差、反向间隙、伺服增益、垂直度、直线度、周期误差等性能。例如机床撞车事故后的检测，可用球杆仪快速告诉操作人员机床是否可继续使用。在ISO标准中已规定了用球杆仪检测机床精度的方法，用它可方便进行机床之间的性能比较，提示机床问题，建立机床性能档案。现仅以反向间隙为例来介绍。
(1)反向间隙。图形中有沿某轴线开始向图形中心内凹的台阶，沈阳机床负值反向间隙的大小通常不受机床进给率的影响。在图1—59中仅在r轴上显示有负值反向间隙。
(2)诊断值。图1—59中r轴正负方向均存在相同大小，为—14．2p，m的负值反向间隙或失动量。
(3)可能起因：
1)在机床的导轨中可能存在间隙，机床导致当机床在被驱动换向时出现在运动中跳跃。
2)用于弥补原有反向间隙而对机床进行的反向间隙补偿的数值过大，沈阳机床导致原来具有正值反向间隙问题的机床出现负值反向间隙。
3)机器可能受到编码器滞后现象的影响。
(4)对加工带来的影响。机床在机器上负值反向间隙的影响为圆弧插补的刀具轨迹将出现一向内凹的跳跃。
(5)推荐对策：
1)检查数控系统反向间隙补偿参数设置是否正确。
2)检查机器是否受到编码器滞后现象的影响。
3)去除机器导轨的间隙，可能需要更换已磨损的机器部件。
3．方便机床的保养与维护
球杆仪可揭示机床精度变化趋势，这样可提醒维修工程师注意机床极有可能出现的问题，不致酿成大故障，实现机床的预防性维护。另外，球杆仪软件可进行机床误差的自动分离，沈阳机床维修工程师可快速找到机床故障所在，并集中精力去解决。
4．缩短新机床开发研制周期
用球杆仪检测机床可分析出润滑系统、机床轴承等的选用对机床精度性能的影响。这样可根据测试情况改变原配套件的选用以至设计，因而缩短了新机床研制周期。
5．方便机床验收试验
对机床制造厂来说，可用球杆仪快速进行机床出厂检验，并作为随机机床精度验收文件。球杆仪现已被国际机床检验标准所采用，女¨IS0230、ANME B5．54、QA9000和ATA等。
对用户来说，可用球杆仪来进行机床验收试验，机床代替NAS试件切削。对二手设备的检测来讲，沈阳机床这也是一个方便的仪器。
6．有全套完整的附件可供选择
对于数控车床而言，有一套特殊附件来实现其360‘检测，从而可用球杆仪软件来进行两轴联动，故障自动分离。对于其他两轴联动机构，雷尼绍(RENISHAW)公司为用户准备了可选中心座，从而使球杆仪也能用于对其进行自动故障分离。
(1)360*车床适配器组件。可在车床上进行360‘、半径为100mm的球杆仪测试。沈阳机床典型车床测试的安装布局和各零件的名称。机床
(2)检测程序。
(动态数据采集、100mm球杆仪、2x平面)
(360‘数据采集弧，180‘越程)
(公制单位，进给率1000mm／min)
M05； (停止主轴)
G01 X0．0 Z101．5 F1000； (直接运动到起始点)
MOO； (暂停，安装球杆仪)
G0土X0．0 Z100．0； (运行切入，使球杆仪进入测量状态)
G02 X0．0 Z100．0 10．0 K—100．0； (360叫匝时针圆弧)
G02 X0．0 Z100．0 10．0 K—100．0； (360叫匝时针圆弧)
G01 X0．0 Z101．5； (运行切出)
MOO； (开始逆时针方向数据采集)
G01 X0．0 Z100．0； (运行切入)
G03 X0．0 Z100．0工0．0 K—100．0； (360‘逆时针圆弧)
G03 X0．0 Y100．0工0．0 K—100．0； (360*逆时针圆弧)
G01 X0．0 Z101．5； (360*逆时针圆弧)
M30； (运行切出)
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