非接触传感器在测量机床中的应用

技术专栏 - 深入了解电容传感技术

机床精度:
    机床几何精度(21项误差)
  • 三个直线轴线性定位误差
  • 三个直线轴xx及yy方向的直线度误差
  • 三个直线轴俯仰角、偏摆角、滚动角
  • 三个直线轴垂直度
  • 总计21项几何误差。这些误差一般采用激光干涉仪测量。
    机床的动态误差
  • 各个轴的刻度失配
  • 伺服失配
  • 三个轴垂直度
  • 这些误差一般通过球杆仪检测。
    主轴热温升和动态精度

    机床主轴开始运转后会产生一定的热量,这些热量会使机床主轴及各部分 温度不断升高,从而造成主轴的倾斜,直到这种热的产生和消耗达到平衡 时,机床的热温升变化才平衡。主轴热温升检测系统能够检测这些变化

    这些误差一般通过主轴误差分析仪检测检测。
干涉仪
干涉仪:
  • 定位和角向精度
  • 个轴直线度
  • 偏摆、俯仰和滚动角
  • 垂直度
  • 球杆仪
    球杆仪:
  • 伺服匹配
  • 刻度失配
  • 反向间隙
  • 周期误差
  • 震动
  • 主轴动态精度检测
  • 工作原理
  • 当两个导电面相互靠近时,两者之间即存在一种电特性— 电容。电容的大小决定于两个导体之间的距离和材料,电容式传感器利用电场测量探头和 导电目标之间的电容变化。电容测量具有高精度,非接触,高频率的特点。

    干涉仪
    主要评价指标
    • 主轴漂移
    • 主轴平移
    • 主轴同步误差(圆度)
    • 主轴异步误差(表面精度)
    • FFT(可协助分析误差来源)
    主轴相关问题
    • “定位因素”=>包括热因素导致主轴的热伸长或者不同转速位移变化
    • “形状误差”=>主轴因素导致的工件圆度、平面度、和直线度问题
    • “表面质量”=>主轴因素导致的工件表面光洁度问题
    • “次表面损坏”=>主轴导致的次表面损坏
    • “转速共振”=>由于机床结构产生的共振
    竖直安装
    水平安装
    主轴漂移

    随环境热温变化和主轴发热,机床主轴有漂移产生。

    主轴平移

    转速变化主轴Z轴位置移动。原因:主轴设计问题

    同步误差

    径向跳动,影响机床切削圆度

    异步误差

    主轴跳动的重复性,影响机床切削工件的表面精度