内部空间精度补偿金技术一直应用领域于三坐标量测机上，以确保三坐标量测机做为计算方法用具而对其较高的精度明确要求,而其机械制造与电器增容的精度难以满足用户有关明确要求。一般三坐标量测机都经过补偿金，使其能满足用户完成高精度量测的须要。随着数控机床技术的不断发展，对机床精度的明确要求也越来越高。现有机床精度单从机械设计和硬件制造上来考虑，成为制约金融行业发展的一个两极化做为三坐标量测机金融行业中引领量测技术先锋的英国(Renishaw)公司，在将其三坐标量测机UCC控制器中“内部空间数值补偿金技术”成功应用领域十多年后，特别针对Fanuc、Siemens等数控控制系统，新近面世“内部空间数值补偿金技术”。以雷尼绍成熟的XL-80雷射光谱仪和QC-20球拍仪做为试验基础，向市场面世RVC-Fanuc和RVC-Siemens两套内部空间数值修改软件，以相互配合具有二维内部空间补偿金选项的选用Fanuc或Siemens数控控制系统的加工中心、数控镗铣和龙门机床来提高其内部空间精度。从现阶段使用者实际采用的反馈表明，RVC软件在有关数控机床上采用灵活、简便，效用明显。遇到的瓶颈。将三坐标量测机的内部空间精度补偿金技术引入到数控机床上，可成功地解决数控机床精度再提高的关键问题。

　　补偿金原理

　　1数控机床欧几里得精度常见的21项数值

在机床的两轴移动内部空间中，共有9个平移数值模块，9个视角数值模块和3个垂直度数值模块，总计21项数值。要将21项数值对机器内部空间位置的影响完全消除，须要将每项数值精确地检验出来，并科学研究开发有关软件，将检验得到的数值数据转换为具有相应机能的数控控制系统所能接受的模块，提供更多给控制系统补偿金结果，从而提高机床内部空间精度。

　　2数控控制系统的新增机能

　　采用内部空间精度补偿金方法对数控机床组织工作时产生的数值进行修改,如前所述，前期已经在二维量测机金融行业被证实为是减小机床功能定位数值的有效方法之一。现阶段，欧美国家许多知名数控控制系统厂家，如Siemens和Fanuc等，均在其高端数控控制系统中支持这种内部空间精度补偿金的方法(二维数值补偿金或VCS)，采用这种方法可以通过生成机床整个组织工作内部空间的数值模块来全面补偿金机床组织工作时在欧几里得精度上的局限性，从而对机床现有的内部空间功能定位数值进行实时纠正。

　　3海内外发展动向

几年前，当具有内部空间精度补偿金机能的高端数控系统Siemens840Dsl(称VCS)和Fanuc31i(称二维数值补偿金)推向市场后，国外生产高端数控机床的厂家就开始科学研究有关内部空间精度的量测和数值补偿金模块计算方法，并有少量的科学研究成果公开发表。从现有发表的资料看，有选用雷射跟踪量测法，在机床不同部位做为站点量测机床各内部空间功能占位数值，并用一定数学模型分离数值源；也有选用雷射光谱仪相互配合球拍仪等其他量测工具，按21项数值逐一检验的方法。

选用雷射光谱仪试验每项数值源则是现阶段海内外两极化通行的办法，其每项试验结果均具有精度可溯源性，可以逐一量测并泻量机床精度是否量测恰当、稳定可靠，并能方便快捷地随时泻量内部空间补偿金效用。市场上最为两极化应用领域的英国产XL-80雷射干涉仪还具有开放的软件接口，方便快捷使用者自行科学研究开发自己的软件。

　　特别针对Fanuc31i和Siemens840D开展内部空间数值补偿金所需软、硬件设备

　　1检验设备

　　XL-80雷射光谱仪：分别量测非线性偏转、直线度、射界、Bazas角等，为RVC软件提供更多所需计算补偿金模块所需数值CSV。

　　QC20-W球拍仪：量测各轴间的垂直度；并提供更多机床电器数值与机械数值方向性诊断。

　　RX10库塞县(可选)：量测并提供更多回转组织工作台的转角精度的量测与补偿金。电子弧面等：量测机床滚摆等模块。

　　2内部空间数值修改软件

　　Fanuc二维内部空间补偿金有关联的修改软件是RVC-Fanuc，Siemens有关联的修改软件是RVC-Siemens。

RVC软件具有如下表所示三大机能，每一机能能够为被测机床完成不同项目的补偿金：普通非线性数值补偿金、二维内部空间数值补偿金(非线性偏转、直线度、视角)和两轴间垂直度数值补偿金。

　　3数控控制系统及有关联的内部空间补偿金机能选择附件

　　Fanuc3DCompensation机能和SiemensVCS机能。

　　其中840Dsl1.3或更新版本，须要加载恰当的ELF文档；雷尼绍开发的RVC-Siemens适用于“VCSplus”、“VCSA3”和“VCSA5”。

　　进行补偿金机能要采取如下表所示几个步骤：

　　·在机器组织工作内部空间范围中采集量测数据,评估局限性模块并将它们保存为CSV;

　　·将文档拷入数控控制系统LBA“Manufact.Cycles”(\CMA)中；

　　·选用GUD-变量激活补偿金；

·控制系统实时计算补偿金结果并根据三根欧几里得轴线的实际MCS位置将其写入位置偏置。

　　4在内部空间补偿金前对机床基础状况的明确要求

　　在进行内部空间数值补偿金前最好用球拍仪对机床综合精度状况进行评估，若机床存在较大的反向跃冲、伺服不匹配等电器数值，则即使进行内部空间数值补偿金，也对该机床加工精度改善不大。在进行内部空间数值补偿金前将机床电器数值调整为次要精度问题尤为必要(对机床综合精度状况评估参见QC20-W球拍仪采用说明)。重复精度不好的机床即使进行内部空间数值补偿金，补偿金效用也不明显。

对于精度明确要求高达5μm左右的数控机床，建议对其采用环境应该按三坐标量测机的采用环境来明确要求，否则从长远来看机床自身因环境变化而带来的精度变化将会在某种程度上削弱内部空间误差补偿金的效用。

　　RVC内部空间数值修改软件的应用领域案例

　　1RVC-Fanuc软件应用领域

　　英国某公司在日常生产中采用的配装Fanuc31i的FanucRobodrill机床上，用雷尼绍RVC内部空间数值修改软件对该机床进行了二维内部空间数值补偿金，并按ISO230-4“数控机床圆检验”标准选用球拍仪对该机床补偿金前和补偿金生效后的XY平面内的圆度进行验证比较，其圆度数值由9.1μm减小到5.7μm。

　　在北京某机床科学研究机构最新生产的Fanuc31i数控坐标镗床上，用QL20-W球拍仪对该机床进行综合精度试验，在3D内部空间数值补偿金前，XY平面的垂直度XWY为24.9μm/m，综合圆度为11.5μm。

加上3D内部空间数值补偿金模块和垂直度补偿金模块并使补偿金生效后,垂直度数值XWY为2μm/m;综合圆度数值为5.2μm～6.6μm(含多次量测的重复性数值)。

　　为方便快捷说明该机床内部空间数值补偿金的细节，现以Y轴为例，将该机床的精度试验和补偿金后的效用作一详细介绍如下表所示：

　　该机床Y轴运动在X方向的Bazas数值YRX最大达到12〃；Y轴在Z方向的俯仰数值YRZ最大达到9〃；在X-500Z-791.235位置(即主轴端部)对Y轴功能定位精度YTY进行量测,数值大约为14μm。

　　在离主轴450mm位置,对Y轴功能定位精度进行量测,数值YTY大约为12μm,但显然由于机床Y轴在X方向视角数值的影响，同样是Y轴功能定位精度，在离主轴端面不同位置量测，其精度曲线差异很大、

2RVC-Siemens软件应用领域

　　在意大利Breton公司配装Siemens840D的Flymill1000龙门机床上,选用XL-80雷射光谱仪和球拍仪对每项欧几里得精度进行量测并完成VCS内部空间数值补偿金。排在前三位最为明显的改进有X轴功能定位精度数值XTX由68μm减小到2μm；Z轴在Y方向的直线度数值ZTY从18μm减小到3.7μm；X轴在Z方向的直线度数值XTZ从15μm减小到1.1μm。

对于上述量测和VCS补偿金，选用内部空间多处量测非线性功能定位精度的办法来验证内部空间精度整体提高的结论。例如在没有做内部空间补偿金前，某内部空间上高、中、低3处的位置数值分别为5.8μm、3.9μm、8.0μm;而在用XL-80雷射光谱仪和球拍仪进行VCS内部空间数值后，在该高、中、低三处的位置数值分别为2.7μm、1.9μm、2.1μm。可见内部空间各处的整体位置精度在VCS生效后都有所提高，并趋于一致，其ISO230-4球拍仪试验圆度相应也提高了25%。

　　在位于德国Erlangen的Siemens技术中心内,对一台配装Siemens840D的Huron机床进行了试验。试验表明RVCSiemens软件与Siemens控制系统的VCS机能在机床上完全有效。垂直度补偿金效用特别明显，XY垂直度XWY由-9.8〃提高到-0.1〃；同时非线性和视角补偿金结果也不错。

参与试验的有关人员评论道，选用雷尼绍球拍仪和XL-80雷射光谱仪比其他同类产品采用要快许多，因为从仪器安装采用上看雷尼绍的产品更为方便快捷。

　　按ISO230-2对Y轴进行非线性功能定位精度的补偿金前后的对比。按ISO230-4进行球拍仪试验的圆度精度提高近40%。

　　结论

　　鉴于数控机床两轴欧几里得精度补偿金技术与五轴机床中回转轴补偿金技术的不同(回转轴补偿金须要数控控制系统另外的选项和另外的试验方法)，根据多数使用者的需求，现阶段RVC软件主要特别针对的是两轴机床的内部空间数值补偿金。现阶段使用者在试验应用领域中产生的若干看法：

(1)根据多个客户的试验反馈来看，选用XL-80雷射光谱仪和QC20-W球拍仪进行内部空间数值补偿金试验，由于可以方便快捷地分别对机床每项数值进行试验并快速验证补偿金效用，还可以有选择地只挑选部分关键数值项来补偿金，因而在确保准确性的前提下，也可选用有选择地补偿金的方法来节约时间。

　　(2)用ML10/XL80雷射光谱仪逐一试验非线性偏转、直线度、视角数值，容易对数值溯源，方便快捷判断数值方向。

　　(3)选用QC20-W无线球拍仪，在一次安装的情况下，对机床XY、YZ和ZX三个平面进行试验，可快速对垂直度进行量测和补偿金。

　　(4)试验结果证明，用雷尼绍公司的RVC软件对Fanuc31i和Siemens840Dsl的机床进行二维数值补偿金，通过按ISO230-2标准选用雷射光谱仪或/和按ISO230-4标准选用球拍仪仪验证，补偿金前后效用明显。

　　( 文章来源：互联网 )

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