中大型五軸機(jī)床的RTCP高精度測試

在五軸加工中心數(shù)控系統(tǒng)里郭膛，認(rèn)為RTCP即：Rotated Tool Center Point麸拄，也就是我們常說的刀尖點跟隨功能。在五軸加工中特笋，追求刀尖點軌跡及刀具與工件間的姿態(tài)時惰衬，由于回轉(zhuǎn)運動，會產(chǎn)生刀尖點的附加運動嗦休，造成數(shù)控系統(tǒng)控制點與刀尖點的不重合羔题，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首捶。此技術(shù)也被稱之為TCPM鉴何、TCPC或者RPCP等。在RTCP狀態(tài)下實施五軸機(jī)床的檢測按冷，就是為了精準(zhǔn)綜合分析控制點是否修正到位矢妄、以及刀尖點運動軌跡的精度。

圖1：五軸機(jī)床RTCP加工
檢測中的問題

對于五軸機(jī)床在RTCP狀態(tài)下的檢測芳乎，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)行汇氛。

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(jī)床主軸和工作臺上捍睡，測量機(jī)床運動形成的圓形軌跡呛靡，并將這一軌跡與標(biāo)準(zhǔn)圓軌跡進(jìn)行比較，分析出誤差幅值洛退。但實際操作中瓣俯，由于球桿儀本身是機(jī)械結(jié)構(gòu)，整個檢測過程也非常依賴于其結(jié)構(gòu)本身的特征特性兵怯，故而在檢測中彩匕，尤其是大型五軸機(jī)床的檢測中，很容易受到測量行程不足問題的影響媒区，即便使用加長桿驼仪，也無法完全滿足對于大型五軸機(jī)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袜漩。

使用旋轉(zhuǎn)檢查器進(jìn)行檢測绪爸，類似于使用球桿儀，需將檢測設(shè)備分別固定在機(jī)床主軸和工作臺上宙攻，不同的是奠货，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。然而座掘，即便是非接觸方式的數(shù)據(jù)采集形式递惋，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)驳疚。實際測量中炬伶，依然無法滿足大行程的數(shù)據(jù)采集需求浅腥，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吻拼。

API 解決方案

針對中大型五軸機(jī)床的特點鱼雇、檢測需求、以及現(xiàn)有檢測方法的不足局权，API開發(fā)了一套解決方案礼猪，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拒徐、懸臂等五軸機(jī)床RTCP性能檢測邀漩，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)纹词、行程绿踱、角度等方面不足所帶來的限制，真正實現(xiàn)了“行程自由”残匈、“角度自由”的檢測方式菲藏。

圖3：Radian激光跟蹤儀五軸機(jī)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(jī)床刀尖點處）胆萧；

2庆揩、以跟蹤儀原點為虛擬加工球面的球心；

3跌穗、機(jī)床運行RTCP加工程序订晌，跟蹤儀實時跟蹤測量；

4蚌吸、根據(jù)測量數(shù)據(jù)锈拨，評價機(jī)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(jī)床在RTCP狀態(tài)下的動態(tài)和靜態(tài)檢測羹唠；

?Radian激光跟蹤儀可提供超過80米的測量半徑奕枢，刀尖點可以在這一范圍內(nèi)，進(jìn)行大行程佩微、大范圍的運動缝彬，完全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”哺眯；

?結(jié)合平動軸運動谷浅，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(jī)床實現(xiàn)B角360°止槽、A角＋79°至-59°（138°）的角度測量范圍椅砸，進(jìn)一步實現(xiàn)了五軸機(jī)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渐仓，精度達(dá)到0.5μm/m熔淘，并可溯源；

?使用Radian激光跟蹤儀悄慨，即可實施刀尖點運動軌跡動態(tài)跟蹤檢測（參見圖4）饼痘，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激光跟蹤儀车管，可實現(xiàn)中大型五軸機(jī)床在RTCP狀態(tài)下的檢測全僧，精度高、速度快还桶，并完全規(guī)避了現(xiàn)有檢測方式由于結(jié)構(gòu)公杰、測量行程、角度范圍等方面的不足帶來的問題苛瞬，高效適用于各中大型五軸機(jī)床在刀尖點運動軌跡中的跟蹤檢測或刀尖點位置靜態(tài)高精度檢測许起。

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