外文翻譯--數(shù)控機床性能測試設(shè)備的開發(fā)和利用 中文版

1、<p>　　數(shù)控機床性能測試設(shè)備的開發(fā)和利用</p><p><b>　　溫玉寶</b></p><p>　　自動化工程的教授，國立虎尾技術(shù)學(xué)院，臺灣，云林,，虎尾632</p><p>　　地址：64文化路，國家技術(shù)虎尾，云林，臺灣，中華民國虎尾研究所</p><p><b>　　摘要</b&

2、gt;</p><p>　　數(shù)控機床測試性能裝置也被開發(fā)出來。其采用一種小半徑收縮,檢驗裝置的動態(tài)性能的數(shù)控機床。這種設(shè)備由激光二極管和象限傳感器組成。幾何誤差檢測的長半徑數(shù)控機床,采用線性控制裝置。光學(xué)編碼器的輪廓系統(tǒng)也被展現(xiàn)出來。本文對實驗工作進行了概述。</p><p>　　關(guān)鍵詞:造型；數(shù)控機床；幾何誤差；傳感器；光學(xué)規(guī)模；象限；平面編碼器</p><p>

3、<b>　　1、概述</b></p><p>　　布賴恩在1982年開發(fā)的第一個球桿系統(tǒng)的線性控制測試。然而,在這個系統(tǒng)中,其不確定度高是由于兩個主球和磁性插座沒有給出精確的輪廓半徑摩擦。納普在1983年曾使用標(biāo)準(zhǔn)圓盤比較實驗表的工具和二維探針的工作情況?？ㄎ模?985）、井原.凱瑞（1986）、中津（1987）都分別為校準(zhǔn)三坐標(biāo)測量機和數(shù)控機床的球形系統(tǒng)提供了一些辦法。納普（1986、19

4、88）描述過借助粘滑等辦法來減少失誤的理論規(guī)則。本人在1992年提供了一種方法來診斷的線性誤差,調(diào)整控制器的參數(shù)優(yōu)化數(shù)控機床性能的測試工具。J.C簡格在1994年和克里斯托弗描述激光彈桿系統(tǒng)通過引導(dǎo)一個纖維有激光干涉儀。本人在2001年通過驗證并開發(fā)的數(shù)控車床的聯(lián)動應(yīng)用,收緊誤差的辦法,彌補了這一缺憾。</p><p>　　上述造型系統(tǒng)提供了通用的線性控制測試。由于高額的測量裝置費,他們?nèi)匀徊荒芴峁┻m當(dāng)?shù)木€性控制

5、系統(tǒng)因不同的目的。因此,在本文中,一些簡單和低成本的線性控制系統(tǒng)的開發(fā)目的。 </p><p>　　他們進對此進行總結(jié)和描繪如下: </p><p>　　1、激光二極管和輪廓的象限傳感器系統(tǒng)的輪廓半徑?。ㄐ∮?毫米的輪廓半徑）。 2、視神經(jīng)規(guī)模大輪廓半徑輪廓和體積誤差的測試系統(tǒng)（高達300毫米的輪廓半徑）。3、視神經(jīng)規(guī)模的體積輪廓誤差測試系統(tǒng)。4、自我支持的球的輪廓切割風(fēng)云變幻的考

6、驗下桿系。</p><p>　　2、激光二極管與象限儀輪廓傳感器系統(tǒng)（QSCS）</p><p>　　圖1描述了激光二極管和象限傳感器測量系統(tǒng)，激光二極管組成了一個光學(xué)鏡頭，一個盾牌，一個象限傳感器，提出一個信號，一個A/ D接口卡和PC機。象限儀傳感器輸出電壓4通道，而激光燈投射在上面。由于該象限探測器尺寸的限制，最多只有4毫米輪廓半徑可用。然而，有很好的檢查了數(shù)控機床的動態(tài)性能不夠。&

7、lt;/p><p>　　圖1機器的性能測試工具象限傳感器</p><p>　　圖2對激光二極管的工作原理和象限傳感器</p><p>　　如圖2所示，激光二極管，提供激光燈和光的重點和象限儀投影。象限儀輸出的四信道在長期的電壓信號。從傳感器上的象限投影點，在X軸和Y軸位置可以得到。讓弗吉尼亞州，VB的，VC和VD的代表傳感器的輸出電壓。圖3顯示了校準(zhǔn)圖，獲得在X軸和Y軸

8、的位置。</p><p>　　圖3在一個象限傳感器軸校準(zhǔn)圖</p><p>　　圖4依據(jù)于FANUC系列的奧姆數(shù)控器的立式銑床的測試結(jié)果</p><p>　　本實驗測試使用QSCS。如圖4所示，象限儀傳感器的工作頻率范圍為6mm×6mm校準(zhǔn)后。Fanuc系列數(shù)控立式銑床奧姆控制器進行了測試。輪廓進給速度的選擇10，2100和3200毫米/分鐘。2mm的圓形

9、輪廓半徑設(shè)置為三個運行為順時針和逆時針。在實際測試中，當(dāng)上輪廓半徑降低進給速度增加，每個3運行的重復(fù)性非常好。在3200毫米/分鐘進給速度時，半徑誤差為-0.7mm的。此外，在圖4輪廓誤差結(jié)果顯示45 °橢圓路徑。所有這些在圖4輪廓誤差在發(fā)那科公司1990年提供的手冊中有介紹。</p><p>　　3、尺度的光電測量系統(tǒng)</p><p>　　在本節(jié)光學(xué)測量系統(tǒng)的開發(fā)規(guī)模。基本上，

10、該系統(tǒng)采用的輪廓在數(shù)控機床的考驗。然而，采用這種系統(tǒng)體積誤差測試進行了研究。然后，運用這種方法來測試系統(tǒng)的垂直度誤差為代表。</p><p>　　3.1視神經(jīng)規(guī)模輪廓測量系統(tǒng)的測試</p><p>　　圖5顯示視神經(jīng)規(guī)模測量數(shù)控機床性能測試系統(tǒng)。一個光學(xué)規(guī)模是固定在支撐塊。閱讀頭為指導(dǎo)的指導(dǎo)欄和感動的感動吧。一個線性軸承支承塊之間的固定和移動欄，而另一種是光學(xué)讀取頭之間的指導(dǎo)和酒吧固定的。

11、一個主球是連接到一個磁棒，它是在數(shù)控機床主軸固定，而另一主球和磁棒磁性元素是一個基礎(chǔ)，這是在測試數(shù)控機床工作臺設(shè)置固定的。</p><p>　　圖5.光學(xué)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　在檢測過程中，兩個主球之間的相對位移進行采樣。對于一個圓形輪廓測試，輪廓中心設(shè)置在表，而在兩軸機床，同時提出主軸球中心。該議案將導(dǎo)致視神經(jīng)輪廓規(guī)模沿著視神經(jīng)讀取頭。因此，樣品可通過計數(shù)器和發(fā)送到PC接口

12、卡。此外，軟件是簡單，記錄并分析數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖6在使用體積誤差測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光學(xué)測量</p><p>　　4光電規(guī)模的體積測量系統(tǒng)誤差試驗</p><p>　　根據(jù)數(shù)控機床定位測試ISO203- 2或ANSI B5的標(biāo)準(zhǔn)，一個簡單的測試可以執(zhí)行的位置，在一般情況下，由一個昂貴的激光干涉儀系統(tǒng)。對于不同的測量領(lǐng)域，不同的設(shè)置起坐是必要的。</p&

13、gt;<p>　　正如溫玉寶以前的研究（2000年），一個球體體積誤差可以進行桿系由一球。在這種制度下，只有位置的誤差，球體的表面反彈，可由于該LVDT（線性可變差動變壓器），這是在球桿系統(tǒng)采用工作范圍的限制。總之，視覺尺度測量系統(tǒng)利用了兩個測量系統(tǒng)的優(yōu)點。</p><p>　　1、在一個設(shè)定后，一個空心球的數(shù)控機床空間誤差可以進行。2、這種光學(xué)尺度系統(tǒng)成本低。這是很容易操作。3、對于數(shù)控機床不

14、同規(guī)模，不同范圍的光學(xué)尺度總是可用的。</p><p>　　圖6顯示了一個數(shù)控機床的空心球體的體積采樣路徑。在一成立，對視神經(jīng)規(guī)模的連鎖主球中心著手在被測試的數(shù)控機床體積中心。然后安排是可能的，即使間距采樣，以確定采取的路徑。例如，球被切成5架飛機。每架飛機是均勻地切成6線（360°/60°）。每個系列包括8（240mm/30mm= 8）個采樣點。因此，在一個設(shè)置，注冊240（5x6x8=24

15、0）可以采取抽樣點。要測試的反彈和3x2運行需要的可重復(fù)性。因此，240x6= 1440運行采取采樣點。這需要每個采樣2秒。因此，需時約1（包括設(shè)定時間）小時進行這項工作</p><p>　　圖7的垂直度誤差的YZ和ZX平面測試的測試安排</p><p>　　在此試驗安排在圖7，水平XY平面輪廓進行。接著，用同樣的設(shè)置和規(guī)模相同的光學(xué)測量系統(tǒng)，讓主軸在Z向上移動，在距離（偏移）軸。第二個輪

16、廓，然后執(zhí)行測試。有了這個光學(xué)測量系統(tǒng)的規(guī)模，這是沒有必要的聯(lián)系，改變或設(shè)置，在此垂直測試了。如果沒有錯誤存在相同的方形分析的初始設(shè)置，在兩個輪廓測試錯誤（偏心）將對準(zhǔn)。</p><p>　　根據(jù)這項安排，第二個采樣數(shù)據(jù)分析之前必須進行修改。因此</p><p><b>　　然后： </b></p><p>　　采樣后用短環(huán)與長鏈和修改

17、后的數(shù)據(jù)的原始樣本數(shù)據(jù)分析了最小二乘擬合。兩個單獨分析初始設(shè)置為錯誤的垂直誤差的計算使用。</p><p>　　在ZX平面空間內(nèi)有：</p><p>　　在YZ平面空間內(nèi)有：</p><p>　　其中（X2-X1/offset）是第一個輪廓分析測試中心</p><p>　　其中（Y2-Y1/offset）是第二輪廓分析測試中心</p&g

18、t;<p>　　銷是測試后的第一個輪廓在Z軸移動距離</p><p>　　4.1平面輪廓編碼器裝置的數(shù)控機床平面編碼器的原理</p><p>　　一個平面編碼器系統(tǒng)，如雷尼紹RGX格板，已被開發(fā)，如半導(dǎo)體和電子制造設(shè)備等應(yīng)用。該系統(tǒng)使用2的閱讀讀chegure圖案在X和Y方向同時正交網(wǎng)格傳感器頭。具有良好的動態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)可以提供高達0.1米的分辨率定位。 圖8顯示了如何

19、使用一個簡單的平面輪廓編碼器的測試安排。此平面式編碼器提供定位在每個軸的二維輪廓信息。在測試過程中，平面上設(shè)置編碼器的數(shù)控機床。該讀數(shù)頭是固定的數(shù)控機床主軸。計算機的計數(shù)卡通過一個軟件可以讀取采樣數(shù)據(jù)。這種采樣輪廓設(shè)備提供了以下功能。</p><p>　　1、輪廓測試期間，在每個軸個別輪廓誤差可以得到。這是分析和有用的輪廓誤差補償。</p><p>　　2、上輪廓面積可高達為0.1微米的選

20、擇在此區(qū)域內(nèi)至1微米至300毫米x 300毫米的決議，各種輪廓的路徑可以安排。</p><p>　　3、這是很容易設(shè)置和操作。</p><p>　　圖8 平面輪廓編碼器測試</p><p><b>　　4.2試驗結(jié)果</b></p><p>　　一個簡單的輪廓上進行測試是一個與0M的立式數(shù)控機床Fanuc的控制器XY平面

21、。結(jié)果顯示上輪廓在20毫米半徑可以達到ISO230 -1和230-2要求Fig.9.The逆時針和順時針輪廓測試。從結(jié)果，絕對半徑誤差容易找到。對于一般的輪廓系統(tǒng)上，只給出了圓度。此外，在每個軸誤差可以單獨也可以找到，如果必要的。這對于分析的目的非常有用。</p><p>　　圖9具有平面編碼器的輪廓結(jié)果</p><p><b>　　5自助聯(lián)動系統(tǒng)</b></p

22、><p>　　本部分，自動聯(lián)動系統(tǒng)是制定了輪廓切削條件下測試的應(yīng)用程序。建議的補充勞工計劃示意圖圖10所示。該系統(tǒng)由一個高精度的參考領(lǐng)域牢固地安裝在主軸，四棒，L型的固定部分，固定部分，磁性底座，旋轉(zhuǎn)軸和非接觸式傳感器。碳纖維傳感器連接包含一個非接觸式傳感器（渦流傳感器）位于球體之間的參考。該傳感器的輸出代表了中心的距離變化范圍為圓形輪廓，機器進行操作。額外的支持之間的固定部分和旋轉(zhuǎn)軸的鏈接提供了整體聯(lián)動將在水平面期

23、間舉行的考驗。</p><p>　　圖10自助聯(lián)動系統(tǒng)的輪廓結(jié)構(gòu)</p><p>　　5.1輪廓與切削條件下的測試補充勞工計劃</p><p>　　補充勞工計劃是用于測試本在切割過程中，數(shù)控機床的動態(tài)性能。補充勞工計劃，不僅可以用于測試下非數(shù)控機床切削狀況，而且還可以擴展到在切割過程中測試的動態(tài)性能。它是為在處理測量的重要性。補充勞工計劃是用來測試一個立式數(shù)控加工

24、中心與Fanuc的有機質(zhì)控制器（永貴- FV6000系列）的動態(tài)性能。測試條件如下： 1）、高速切割機（Φ12毫米，SL4SE協(xié)鈷</p><p>　　2）、標(biāo)本（SS41）</p><p>　　3）、切割寬度12mm和切割深度為1mm</p><p>　　4）、轉(zhuǎn)速50（毫米/分），順時針</p><p>　　5）、主軸轉(zhuǎn)速800

25、r.p.m</p><p>　　6）、輪廓半徑一百三十五毫米</p><p><b>　　7）、討論與結(jié)論</b></p><p>　　對于測試的目的不同，正確的測量工具應(yīng)該被應(yīng)用。本文系統(tǒng)提供四個輪廓。與同類軟件和硬件成本低這些系統(tǒng)的應(yīng)用提供了良好的解決方案。這些系統(tǒng)的功能，可以列出如下。</p><p>　　1）、象

26、限傳感器系統(tǒng)提供短半徑輪廓輪廓。動態(tài)誤差可以檢查系統(tǒng)成功。</p><p>　　2）、光學(xué)測量系統(tǒng)規(guī)模提供長期的工作范圍輪廓。因此，不論輪廓和體積的試驗可安排在所提供的方法?？招那虻脑撓到y(tǒng)體積誤差測試于一體化的成立為垂直度誤差的方法進行了研究。</p><p>　　3）、對于加工測量，自我支持的聯(lián)動系統(tǒng)，制定了有/無切削條件輪廓測試。該系統(tǒng)驗證了一個簡單的模型和實驗結(jié)果。</p>

27、;<p>　　總之，在這個文件中，提供的系統(tǒng)和測量方法是在數(shù)控機床不同的測試用途。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　特別感謝國家科學(xué)委員會，臺灣和中國共和國對這項工作給予的支持。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]

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32、t;p>　　[12]約翰.格特和克里斯托弗.《激光球欄：新的機床計量儀器》《精密工程儀器》.1994年</p><p>　　[13]溫玉寶和劉長虹.《球桿的應(yīng)用系統(tǒng)和遺傳算法的數(shù)控成形板條補償?shù)膰H先進制造技術(shù)雜志》第17卷，P189-P195.2001年</p><p>　　[14]溫玉寶和劉長虹《核查和數(shù)控機床的體積和位置誤差的評價》.《國際機床與制造》P1899-1911.20