高速小半径圆度误差的检测方法

机床在高速运动时其伺服性能对加工精度影响较大，如伺服不匹配误差，反向越冲误差等误差项，尤其是在直线轴和旋转轴联动及旋转轴与旋转轴的联动的情况下。由于机床在小半径圆弧插补运动时其伺服不匹配及滞后误差较为突出，因此大半径圆弧插补运动时其几何误差更为明显。虽然球杆仪已在数控机床圆度误差检测中得到了广泛应用，但其自身也存在一些缺点，例如，①球杆仪检测方法存在安装误差，且检测所用圆球的精度对检测结果也有影响。②旋转轴联动时检测路径的规划对球杆仪的安装位置要求较高，稍有失误，极易损坏球杆仪元器件。③球杆仪提供的杆长一般为标准杆，如最短的杆长为50 mm，可检测的半径范围有限。④球杆仪在高速运转时，两端的圆球由于惯性作用，对检测的结果影响较大，且易损坏仪器。而采用光栅尺检测的方法，可以不用考虑这些因素，只需编制相应数控程序进行数据采集即可，同时还可多次采集圆轨迹上数据点进行重复度误差分析。现在大多数控系统都有圆度测试的功能，可以利用该功能进行各种工况下的圆度误差检测，对检测结果可利用本章7.2节所述方法进行机床主要误差项的分离。

如图7.8所示为实验对象机床V5 1030 ABJ在半径分别为100 mm、500 mm，进给速度为10 000 mm/min工况下，所采集X、Y轴光栅尺的圆度误差检测结果。

图7.8　F=10 000 mm/min光栅尺检测结果（5 μm/div）(www.xing528.com)

由图7.8（a）可知，机床X、Y轴在半径为100 mm，进给速度为10 000 mm/min时主要表现为两轴间的伺服不匹配误差及Y轴的反向跃冲误差。由图7.8（b）可知，机床X、Y轴在半径为500 mm，进给速度为10 000 mm/min时主要表现为反向跃冲误差和反向间隙误差，同时大半径，高进给速度下机床出现振动误差。

如图7.9所示为V5 1030 ABJ数控机床X、Z轴在半径为3 mm，进给速度分别为1 000 mm/min、2 000 mm/min工况下的圆度误差检测结果。

由图7.9可知，机床X、Z轴在4种工况下的误差轨迹基本一致，主要表现为伺服不匹配误差和反向越冲误差，只是误差值的大小有所不同，其值随进给速度增加而变大。