轉台精度再創新高
2019-12-17 來源：雷（léi）尼紹 作（zuò）者：-
數控轉台對多軸加（jiā）工中心的性能起著舉足輕重（chóng）的作用。在機床的整個生命周期中轉台的精度和可靠性是機床製造商關注（zhù）的首要問題，為此Matsumoto Machine Corporation (MMK) 采取了一（yī）種切實可行、雙管齊下的方法來減少分度誤（wù）差（chà），提高（gāo）性能。通過強化產品校準和編碼器（qì）技術，MMK將轉台（tái）精度提升到新高度。
MMK的數控轉台
背景
Matsumoto Machine Corporation於1948年在日本成立，是一家技術領先（xiān）的供應商，為世界各地的工業機床製造商供應創（chuàng）新型、高質量鉗口卡盤（pán）和數控轉（zhuǎn）台。
MMK數控轉台（tái）的一個顯著特點是配裝德國OTT GmbH研發的專利蝸（wō）杆與齒輪總（zǒng）成。與雙導程蝸杆齒輪（lún）不同，OTT蝸杆齒輪（lún）能夠最大限度減少齒輪咬合背隙，具有精度高、效率高、壽命長且耐使用（yòng）的優點（diǎn）。
為了盡可能增加齒輪表麵接觸麵積，減少表麵壓力的不利影響，OTT蝸杆齒（chǐ）輪分為左右兩個部件 — 柄蝸杆和（hé）空心蝸杆 — 由（yóu）一個（gè）大（dà）跨距環連接。
采用這種獨特的結構，隻需縮小兩個部件之間的距離即可調整齒輪背隙。這種設計還可（kě）確保蝸輪齒隻有一側與齒輪接觸，在另一側留有間隙。因此，這種（zhǒng）兩（liǎng）件分離式齒輪設計可（kě）保證齒輪不會發生咬死問題，即使齒輪背隙為零。
MMK數控轉台的另一大優點是工（gōng）作（zuò）台主軸（zhóu）的大直徑（jìng）通孔（kǒng）。這一特性大大提高了機（jī）器的多功（gōng）能性和剛性，支持更多種類的卡盤和夾具，而且能夠加工（gōng）更長的工件（jiàn）。
使用MMK數控轉台可（kě）以（yǐ）在一台（tái）機器（qì）上進行大部分金屬加工操作，這樣做的益處頗多。因為隻需設定一台機器和一套夾具，節省了時間和成本，而且由於工件直接在機器之間傳送，因而可減少工件搬運操作、消除公差誤差。
對於這種複合加工中心，確（què）保數控轉台在整個使用壽命期間的高精密分度和控製精度至關重要。
挑戰
無（wú）論是將精密設備集成到加工中心中的第三（sān）方機床製造商，還（hái）是各行各業的最終用戶，都麵臨著如（rú）何確保（bǎo）精度和性（xìng）能始終保持一致（zhì）的難題。
在與機床的線性XYZ軸一樣，回轉軸也容易（yì）受到不可（kě）控因素的影響，引入角度定位或軸校直誤差，從而（ér）導致（zhì）成品缺陷。這些誤差可能是由多種原因造成的，包括機器初始安裝錯誤、碰撞造成的衝擊損壞或者日常（cháng）使用磨耗（hào）。
MMK在全球以產品質量和設計創（chuàng）新聞名，於是其決定探索如何在數（shù）控轉台的整個生命周期內確保高度精確、可靠地跟蹤和控製轉台分度，無論機床類型、工件（jiàn）複雜性和工作周期為何。
與此同時，由（yóu）於全（quán）球數控轉台市場競爭日益（yì）激烈，MMK還希望進一步改進產（chǎn）品（pǐn）質（zhì）量（liàng）檢測流程。因此，MMK將分度測量作為出廠前（qián）質控程序的一個關鍵環（huán）節（jiē）。
解決方案
為方便機床製（zhì）造（zào）商和用（yòng）戶精（jīng）確地追蹤和控製數控轉台分度，MMK選擇集成雷（léi）尼紹TONiC™超小型非接觸式增（zēng）量式光柵係統。
TONiC光柵安（ān）裝簡單，其（qí）超小（xiǎo）型讀數頭體積僅為35 mm x 13.5 mm x 10 mm，為MMK提供（gòng）了一種（zhǒng）節省空間的解決方案。它支持的機器工作速度最高可達（dá）10 m/s，分辨率可達到1 nm。
轉台上（shàng）的圓（yuán）光柵讀數頭設計配用雷尼（ní）紹RESM一體式不鏽鋼圓光柵，其柱麵上刻有20 µm柵距的（de）刻線，並且具有IN-TRAC™光學參考零位。
RESM圓光柵穩定性高、尺寸（cùn）小巧、內徑大，具（jù）有多種直徑選項，從（cóng）52 mm到550 mm不等，是一款功能多樣、使用簡便的柵尺（chǐ），可（kě）集成到MMK的各種數控轉台上。
為了（le）提高可靠性，防止柵尺性能隨時間推移而（ér）不斷降低，TONiC讀數頭采用第三代光（guāng）學（xué）濾波係統，噪聲（shēng）（抖動）更低，而且動態信號處理使其功能更加強大。動態信號處理可確保典型值為±30 nm的超低電（diàn）子細分誤差。
TONiC光柵與工業標（biāo）準的控製器兼容，具有一個可分離的模擬或數字接口，該接口為堅固耐用的D型插頭，最遠可置於距離讀數頭（tóu）10 m的（de）位置。
MMK選（xuǎn）用雷尼（ní）紹結構緊湊、質量輕巧的XR20-W回轉軸校準（zhǔn）裝置在製造過程中以及出廠前（qián）驗證轉台精（jīng）度。
使用雷尼紹XR20-W搭配XL-80激光幹涉儀進行出廠前檢測
XR20-W與雷尼紹XL-80激光（guāng）幹涉儀搭配使用，通過遠（yuǎn）控方（fāng）式對被測（cè）軸執行非接（jiē）觸基準測量（liàng），精度達到±1角秒。
XR20-W由（yóu）伺服控（kòng）製驅動器驅動，數據采集與軸運動同步，也就是（shì）說，在（zài）測量期間無需操作（zuò）人員幹預。
XR20-W采用鋰電池供電且具有藍（lán）牙功能，安（ān）裝快速、簡單，可避（bì）免被拖曳的電纜線絆倒的危險。
XR20-W采用模塊化設（shè）計和靈活的安裝係統，設（shè）定更為簡（jiǎn）單，並且可以輕鬆配置用於各種轉台（tái）、卡盤（pán）和主（zhǔ）軸。
結果
MMK將雷尼紹TONiC非接觸式（shì）光柵係統集成到數控轉台上，從（cóng）而進一步確保了轉台精度和（hé）可（kě）靠性（xìng），而且實現了優異的整體運動控製（zhì）性（xìng）能。
數控轉台配用（yòng）緊湊（còu）型（xíng）讀數頭和一體式不鏽鋼圓光柵（shān）後，可適用於各種不同的機床和最終用途，提高抗灰塵、劃痕、油脂和油液（yè）能（néng）力，減少分度誤（wù）差。
TONiC光柵能夠輸出高度（dù）穩定的位置信號，具（jù）備無與倫比的信號純度和超低的電子細分誤差，可實現更為平穩的速度（dù）控製，而且掃描性（xìng）能和位置穩定性更優。
MMK將雷尼紹XR20-W無線型（xíng）回轉軸校準裝置與XL-80激光幹涉儀結合使用，與傳統的自準直儀技術（shù）相比，產品檢測時間縮（suō）短了一半。不僅簡化了測量程序，而且提高（gāo）了自動化水平。
XR20-W能夠以任意分度角步距執（zhí）行精確測量，因此可評估（gū）渦輪蝸杆驅動轉台在（zài）執行（háng）低至0.001°的超細角步距測量運（yùn）動時的精度。
使用（yòng）雷尼紹XR20-W執（zhí）行分度測量
采用這種方法，可詳細評估（gū）並解決運（yùn）動控製（zhì）的任（rèn）何損失或者渦（wō）輪（lún）蝸杆效率的問題。基於（yú）ISO質量標準進行全麵分（fèn）析，以驗證（zhèng）產品性能。
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