
雙五軸鏡像銑機床是用于飛機蒙皮、火箭箱底等大尺寸薄壁零件加工的高端數控裝備,與常規五軸機床相比,鏡像銑裝備具有超大行程空間和十軸聯動的特點。
為了保證飛機蒙皮零件輪廓和壁厚的高精度加工,雙五軸鏡像銑機床需要在大行程范圍內實現高空間精度,在高進給速度下實現高動態五軸聯動精度,并實現雙側五軸末端的高同步同軸精度。
拓璞數控經過十余年自主研發,形成了包括直線軸空間精度、旋轉軸空間精度、五軸聯動動態精度和同步同軸精度等在內的系列化成套測量與補償技術體系。
鏡像銑:
1.直線軸空間精度測量與補償 單側五軸機床的每個直線軸移動部件共有6項位置相關幾何誤差(PDGEs),其中包括3項位移誤差和3項角度誤差,同時,由于機床三個坐標軸XYZ相互垂直,故還存在三個垂直度誤差,即位置無關幾何誤差(PIGEs),單側五軸機床3個直線軸共存在21項幾何誤差,雙側五軸6個直線軸共存在42項幾何誤差。
上海拓璞數控基于激光跟蹤儀、激光跟蹤干涉儀、多自由度激光干涉儀、激光跟蹤干涉儀測量場等多種高精度測量儀器,研發了直線軸21項空間誤差的測量與補償方法,規劃了體面對角線、空間網格、中切面等多種不同應用場合的測量路徑,在雙五軸鏡像銑上的應用效果顯示,在空間誤差補償前后,刀尖點空間定位精度能夠提升70%以上。
雙五軸鏡像銑三軸空間誤差測量
2.旋轉軸空間精度測量與補償 單側五軸機床每個旋轉軸共有6項位置相關幾何誤差元素,其中包括3項位移誤差,3項角度誤差,同時,由于每個旋轉軸在直線軸XYZ坐標系下還存在4項旋轉軸線的位置無關幾何誤差,故單側五軸機床2個旋轉軸共有20項幾何誤差,包括12項位置相關幾何誤差和8項位置無關幾何誤差。
上海拓璞數控研發了基于在機紅寶石測頭和標準球的靜態打點測量方法,實現了鏡像銑雙擺頭8項PIGEs的自動測量與校準,研發了R-test測量儀器和旋轉軸幾何誤差動態測量方法,實現了8項PIGEs的快速測量校準,研發了基于激光跟蹤干涉儀的多邊測量方法,實現了對雙擺頭12項PDGEs的離散網格點測量與補償。
旋轉軸空間誤差的測量
3.五軸聯動運動精度測量與優化 五軸聯動運動精度受到旋轉軸與直線軸聯動過程中伺服增益失配誤差、反向誤差、螺距補償誤差等數控系統控制誤差影響,同時也受到運動軸定位誤差、幾何誤差影響。多種誤差源在五軸機床運動過程中的綜合效應最終導致刀尖點理論軌跡的偏差。
上海拓璞數控研發了基于球桿儀的五軸機床旋轉軸和直線軸聯動誤差測試方法,該方法測試路徑只需要單個旋轉軸和單個直線軸的同步運動,能夠有效地識別旋轉軸的動態反向誤差、比例不匹配誤差、位置環增益誤差、軸線傾斜角誤差等誤差源。研發了一種模擬S試件切削的S軌跡運動學測試方法,能夠單純反映五軸機床本身的動態精度。通過上述方法,能夠有效指導五軸聯動運動精度的調試優化。針對鏡像銑單側雙擺頭五軸聯動RTCP誤差,拓璞數控還研發了RTCP誤差的補償系統,能夠實現對刀尖點在全刀軸旋轉范圍內的高精度補償。
鏡像銑同步同軸精度檢測方法
4.雙側同步同軸精度測量與優化 鏡像銑機床雙側五軸的同步同軸運動精度是保證鏡像銑削過程中壁厚控制穩定的關鍵,上海拓璞數控研發了鏡像銑高精度同步同軸檢測儀器與測量方法,在測量鏡像運動末端同步位置精度的基礎上,同時檢測了運動末端的軸線角度誤差,保證了鏡像銑削設備的同步與同軸精度。
鏡像銑同步同軸精度檢測方法
咨詢鏡像銑:135 2207 9385
綜上所述,上海拓璞數控針對航空航天曲面薄壁蒙皮鏡像銑削裝備在大空間、高速度下的高精度需求,研發了直線軸空間精度、旋轉軸空間精度、五軸聯動動態精度和同步同軸精度的測量、補償和優化技術,形成了一系列測量與精度提升方法,實現了雙五軸 80余項空間誤差源的測量、分離與補償,空間精度較常規五軸機床大幅提升,實現了鏡像銑機床動態聯動精度的測量優化,五軸聯動動態RTCP精度提升到0.02mm,并進一步發明了雙五軸同步同軸精度測量技術,有效測量刀尖點和刀軸方向的同步誤差,為雙五軸鏡像銑設備大空間高速度運行下的同步精度達成提供了測量與提升手段,使鏡像銑整機雙五軸聯動同步空間運動精度達到±0.1mm以內,滿足了鏡像銑機床的加工精度需求。