球杆仪

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，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)，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)球杆仪的功能与作用•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，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。应用举例•现以反向间隙为例介绍。(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，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，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，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，如¨IS0230、ANMEB5．54、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，这也是一个方便的仪器。•新型设计的球杆仪能够以某一参考点为中心对XY、YZ、ZX3个正交平面进行测试。单个简单的硬件设置意味着测试更快捷，并能创建典型的位置精度空间测量。•可以快速诊断和量化机床定位误差，包括伺服不匹配、爬行误差、反向间隙、重复精度和比例不匹配，以及几何精度误差，然后给出总体圆度误差值。•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。宏程序应用•由于在曰常工作中使用雷尼绍球杆仪进行加工中心的循圆检验，经常要在不同场合和特殊要求下修改循圆程序的测量进给速度、循圆半径、指定编程平面以及工件坐标系的更换，为了防止出错，以及修改的便捷性，编写有一个子程序O8801，然后使用宏程序呼叫G65指令进行调用。以下为修改前的程序直接以O8801作为主程序，假定测量进给速度为F1500，循圆半径为R100，编程平面为G17，工件坐标系为G54，球杆仪中心座位置为工件坐标系的原点。以上程序在三菱系统调试通过，该程序使球杆仪在每个方向连续进行两周圆周运动，越程量为180度。美国-API平行片簧式球杆仪•采用了无摩擦平行弹簧设计，可以达到极高的测量精度，因此测量半径可达1.5米，可用于大型机床的测量。球杆仪测试过程显示了机器沿圆形路径运动时，两轴是如何共同运动的。对于理想的机器两轴会运行出一个理想的圆。球杆仪可以测量出机器偏离理想圆轨迹的任何偏差，并将数据以曲线形式显示。•分析软件自动识别误差类型和误差来源，这对于分析包含多种误差的轨迹时极为有用。•分析软件中包括的误差参数有：反程间隙及其补偿、伺服误差、周期性误差、比例失配以及垂直度等。仿真程序允许操作者试验多种不同情况，以了解各种误差对数控加工中心性能的影响，据此可以确定校正哪种误差可以最大限度的提高机床性能。•应用：•快速CNC机床轴的状态检查•快速图形化伺服系统调节•检查CNC磨床的水平和垂直特性•测量数控加工中心•可用于火焰、激光以及水喷切割机•特点：•90mm球杆仪•球杆长度可达1.5米•WINNER2.01软件•RS-232串口通讯接口•磁性安装夹具•直角夹具•系统便携箱可选件••分析软件提供自动识别功能并可报告误差类型和大小•用于多次设置和实验机床设置和误差参数设置的仿真程序•车床夹具包括主轴臂和转动架，带有多种安装件及其他附件（如便携箱）•测量误差类型：•反程间隙误差•垂直度测量•爬行•伺服滞后•直线度测量•换算误差•机床及伺服振动