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Radian激光跟蹤儀在五軸機床 RTCP高精度測試中的應(yīng)用_API公司
閱讀：74 發(fā)布時間：2023-3-2
中大型五軸機床的RTCP高精度測試
在五軸加工中心數(shù)控系統(tǒng)里，認(rèn)為RTCP即：Rotated Tool Center Point，也就是我們常說的刀尖點跟隨功能。在五軸加工中，追求刀尖點軌跡及刀具與工件間的姿態(tài)時，由于回轉(zhuǎn)運動，會產(chǎn)生刀尖點的附加運動，造成數(shù)控系統(tǒng)控制點與刀尖點的不重合，因此數(shù)控系統(tǒng)要自動修正控制點，以保證刀尖點按指令既定軌跡運動。此技術(shù)也被稱之為TCPM、TCPC或者RPCP等。在RTCP狀態(tài)下實施五軸機床的檢測，就是為了精準(zhǔn)綜合分析控制點是否修正到位、以及刀尖點運動軌跡的精度。
圖1：五軸機床RTCP加工
檢測中的問題
對于五軸機床在RTCP狀態(tài)下的檢測，目前較為通常的做法是使用球桿儀（Ballbar）或者旋轉(zhuǎn)檢查器（Rotary Inspector）來進(jìn)行。
圖2：球桿儀（左）和旋轉(zhuǎn)檢查器（右）工作示意
使用球桿儀進(jìn)行檢測時，將球桿儀兩端分別固定在機床主軸和工作臺上，測量機床運動形成的圓形軌跡，并將這一軌跡與標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡進(jìn)行比較，分析出誤差幅值。但實際操作中，由于球桿儀本身是機械結(jié)構(gòu)，整個檢測過程也非常依賴于其結(jié)構(gòu)本身的特征特性，故而在檢測中，尤其是大型五軸機床的檢測中，很容易受到測量行程不足問題的影響，即便使用加長桿，也無法滿足對于大型五軸機床檢測的行程需求，且其過于冗長的加長桿本身也較容易造成使用的不便。
使用旋轉(zhuǎn)檢查器進(jìn)行檢測，類似于使用球桿儀，需將檢測設(shè)備分別固定在機床主軸和工作臺上，不同的是，旋轉(zhuǎn)檢查器采用非接觸傳感器的方式進(jìn)行三維位移采集。然而，即便是非接觸方式的數(shù)據(jù)采集形式，仍需將球頭部分探入鑲嵌有三個傳感器的球窩中，并在保持距離的情況下進(jìn)行測量作業(yè)。實際測量中，依然無法滿足大行程的數(shù)據(jù)采集需求，且由于其自身結(jié)構(gòu)和工作方式特點，造成測量角度范圍受限較多。
API解決方案
針對中大型五軸機床的特點、檢測需求、以及現(xiàn)有檢測方法的不足，API開發(fā)了一套解決方案，使用Radian激光跟蹤儀配合高精度靶球，可適用于各種中大型龍門、懸臂等五軸機床RTCP性能檢測，在保障了檢測精度和效率的基礎(chǔ)上，成功避免了上述兩種現(xiàn)有檢測方式在作業(yè)時受到的由于結(jié)構(gòu)、行程、角度等方面不足所帶來的限制，真正實現(xiàn)了“行程自由"、“角度自由"的檢測方式。
圖3：Radian激光跟蹤儀五軸機床RTCP測試作業(yè)中
檢測流程
1、將跟蹤儀靶球置于刀尖點（參見圖3機床刀尖點處）；
2、以跟蹤儀原點為虛擬加工球面的球心；
3、機床運行RTCP加工程序，跟蹤儀實時跟蹤測量；
4、根據(jù)測量數(shù)據(jù)，評價機床精度。
圖4：刀尖點運動軌跡動態(tài)跟蹤檢測數(shù)據(jù)分析
特征特點
- 適用于各種中大型五軸機床在RTCP狀態(tài)下的動態(tài)和靜態(tài)檢測；
- Radian激光跟蹤儀可提供超過80米的測量半徑，刀尖點可以在這一范圍內(nèi)，進(jìn)行大行程、大范圍的運動，避免了使用球桿儀和旋轉(zhuǎn)檢查器實施檢測作業(yè)時在行程范圍上受到限制的問題，真正實現(xiàn)“行程自由"；
- 結(jié)合平動軸運動，旋轉(zhuǎn)軸可以進(jìn)行大范圍轉(zhuǎn)動，Radian激光跟蹤儀可配合機床實現(xiàn)B角360°、A角＋79°至－59°（138°）的角度測量范圍，進(jìn)一步實現(xiàn)了五軸機床檢測作業(yè)中的“角度自由"；
- Radian激光跟蹤儀使用激光干涉（IFM）測長來評價刀尖點球度，精度達(dá)到0.5μm/m，并可溯源；
- 使用Radian激光跟蹤儀，即可實施刀尖點運動軌跡動態(tài)跟蹤檢測（參見圖4），也可實現(xiàn)刀尖點位置靜態(tài)高精度檢測（參見圖5）。
圖5：刀尖點位置靜態(tài)高精度檢測數(shù)據(jù)分析
結(jié)論
使用API品牌Radian激光跟蹤儀，可實現(xiàn)中大型五軸機床在RTCP狀態(tài)下的檢測，精度高、速度快，并規(guī)避了現(xiàn)有檢測方式由于結(jié)構(gòu)、測量行程、角度范圍等方面的不足帶來的問題，高效適用于各中大型五軸機床在刀尖點運動軌跡中的跟蹤檢測或刀尖點位置靜態(tài)高精度檢測。