机床精度受多种环境和物理因素的影响,如底座铸件、导轨、轴承等自身误差,或是零件的热效应所引起的误差,以及组装过程中出现的几何误差等…如何有效减少这些误差是制造商亟需解决的难题。除了可以通过优化组装过程和执行补偿来提高机床精度之外,采用精度定位系统也是一种行之有效的方法。在机床的设计中常常使用闭环系统,即通过直线光栅来提供机床线性轴的反馈,以达到最佳动态位置测量能力。
背景
作为精密机床制造商,赫骐深知机械结构设计缺陷会导致加工精度问题。
挑战
致力于寻找专业技术方案,有效提升机床的整体精度和性能。
解决方案
赫骐精密科技有限公司(以下简称 “赫骐”)已将雷尼绍FORTiS™系列封闭式光栅列为其全系列加工中心的标配之一,同时购进雷尼绍XK10激光校准仪,用于在组装过程中进行把关。这两种雷尼绍产品所产生的协同效应,不但提升了机床性能,减少了组装过程中的误差,而且优化了生产流程。
精密闭环定位系统
赫骐最早在LV1265机型上便采用了雷尼绍FORTiS系列光栅。该机型采用全支撑架构,机床较大,具有极佳的稳定性和刚性。由于该款机床广受客户好评, FORTiS光栅随后也成为赫骐其他机型的标配之一。赫骐机床的一大设计亮点是采用全支撑架构,这样可以避免因左右移动而产生悬垂问题,进而确保机床的精度和稳定性。引入FORTiS光栅后,机床整体精度得到进一步提升。机床的控制器主要使用Fanuc、Siemens和Mitsubishi;配用的FORTiS光栅视客户需求,行程从最短的640mm到最长的2140mm不等,精度等级可达±3µm和±5µm。
在赫骐最新开发的一款LH800卧式综合加工中心上,其三条线性轴均标配 FORTiS-S光栅。这款加工中心的机床采用三轴全线轨配置和动柱式结构设计,搭配蜗轮蜗杆工作台和赫骐自主开发的控制软件,工作台精度达0.001度。客户也可选配双回转式自动交换工作台,以大幅提升加工效率。
FORTiS-S封闭式光栅
赫骐在提升机体刚性和动态稳定性的设计上花费了不少心思。选择雷尼绍作为合作伙伴,除了雷尼绍在测量界的权威地位,赫骐在技术层面上也发现了FORTiS光栅的“过人之处”。赫骐总经理陈祺睿先生解释选择FORTiS光栅的原因:
“FORTiS光栅在市场上的规格属于顶尖水平,比起其他光栅品牌,在精度和稳定性方面表现更加出色。FORTiS光栅的安装非常简便。通过观察LED安装指示灯,我们平均7分钟便可完成每轴光栅的安装。以赫骐LH800机型为例,三轴光栅的安装时间不到半小时,比以往使用其他品牌快了一倍。安装完成后,赫骐工程师还会使用雷尼绍高级诊断工具ADTa对光栅进行复检,并将数据存盘以供客户日后参考。传统光栅的内部机构包括弹簧、导轨、滚子轴承等机械组件,容易出现反向间隙大、刮擦等问题,并增加零件磨耗的风险。FORTiS光栅的非接触式设计大幅降低了光栅破损的风险,并且避免了传统光栅的这些缺点。”
功能强大的校准工具
陈总经理分享XK10在产线的应用时评价道:“从底座铸件、线轨到其他零件的安装,我们都使用XK10来确保组件之间的组装精度,例如线轨的直线度、线轨之间的垂直度和平行度等。以往我们使用传统工具如大理石角尺、千分表等对机床进行测量,但这些工具价格昂贵且十分笨重,需要两到三名人员借助天车才能完成,耗时费力。引进XK10后,只需一名人员便可完成测量。XK10的设计十分轻巧便利,我们可以在产线上 将它自由移动到各台机床进行测量。此外,XK10配有直观的软件界面,生成的报告能够提供详细数据,也有助于增强客户对我们机床的信心。”
机床组装完成后,赫骐会使用XL-80激光干涉仪对机床进行最终验证,有需要时根据数据对其进行补偿,最后交付给客户。陈总经理说道:“雷尼绍校准产品多年来在市场上拥有良好的声誉,像XL-80激光干涉仪,早已是测量界的标杆,受到机床客户的高度认可。使用XL-80对机床进行检测,可以帮助我们赢得客户的信任,同时在机床验收时避免不必要的争议。”
赫骐工程人员使用XL-80激光干涉仪 对机床进行最终检验
通过激光校准系统减少机床在组装过程中的误差,并且在机床成型后进行精度验证和优化,的确能有效提升机床的整体精度。赫骐最近引进了雷尼绍XK10激光校准仪,用于提升机床在组装过程中的基础精度,并搭配现有的XL-80激光干涉仪,负责整机验证和优化。
雷尼绍XK10突破了传统测量工具所存在的多种限制,在多个方面展现出卓尔不群的特性。例如,在测量距离方面,大理石角尺一般最长仅2m左右,对于超过2m的机床则需要进行多次测量,这意味着精度容易受到影响。XK10的测量距离则可达30m,对于超过30m的直线度测量,XK10可通过自动消除斜率误差功能将多次测量结果拼接连接起来。在数据整合方面,以往手写记录测量结果,不仅有可能增加人为误差,也难以将数据有效整合使用。XK10可轻松存储数据,以进行内部管控或自动为客户生成测量报告。 由于测量值自动存储并用以生成报告,因此可避免不同操作人员产生不一致的测量结果。在测量效率方面,传统准直仪在进行多轴测量(如平行度)时,设定繁杂且耗时,而XK10的平行度测量功能专为机床组装而设计,在架设、数据记录、分析和报告等方面,均可满足操作人员的需求。