某卧式数控车床圆轨迹精度测试与分析

目前随着数控机床制造技术的突飞猛发展，数控机床市场的需求量及技术要求也随之越来越高；如何能在提高生产效率的同时，最大限度地降低制造成本、缩短交货周期、并且保证机床的精度，因此急需先进的检测设备及精度优化的流程手段[1]。在影响机床加工精度的因素中，起支配作用的是运动精度。了解掌握机床的运动精度对于精密加工而言不可或缺。如果构成机床设备的各零部件的尺寸、形状精度低，则机床的运动精度差。另外，安装与调整控制系统等对机床运动精度也有影响[2]。本文将以球杆仪这一高效、便捷的测量仪器来对某卧式数控车床进行圆轨迹精度测试与分析。

1 球杆仪误差测量原理

1.1 球杆仪结构简述图1 球杆仪构造图1. 传感器球 2.LED 状态指示灯 3. 无线电通信模块 4. 中心球（固定）5. 开关和电池盖 6. 球杆仪传感器 7. 序列号（底部）8. 盖环英国Renishaw公司生产的QC20球杆仪是一种快速检测机床性能的精密仪器，具体的构造如图1所示，球杆仪的传感器是球杆仪系统的主要部件，是一个精密的线性传感器，能够精确测出在球杆标称(100 mm)长度±1 mm行程内的伸缩量。此传感器可提供电子信号，这些信号经处理后与计算机无线通讯。这允许Ballbar 20软件对传感器名义长度上的微小变化进行测量和分析。

1.2 球杆仪的测试原理用球杆仪进行误差测量，设坐标系的原点O(0,0)为车床主轴轴杆上球座的中心，P(x,z)为刀架臂球心的名义坐标，当机床运动到目标位置P(x,z)时，设机床的实际位置为P'(x',z')。则机床的空间误差可用这两个坐标表示如下：∆x=x'-x，∆z=z'-z （1）式中∆x、∆z为P的位移误差。当存在误差∆x、∆z时，有下式成立。(R+∆R)2=x'2+z'2=(x+∆x)2+(z+∆z)2（2）这里R为OP的理想距离，忽略二阶以上的高次误差项，考虑R2=x2+z2，由式（2）得：∆R=(x∆x+z∆z)/R （3）由z=Rcosθ，x=Rsinθ，可以得到：∆R=∆zcosθ+∆xsinθ （4）式（4）表示点P处的定位和球杆仪半径误差的关系。该式是球杆仪测量装置的基本方程式，反映了测量结果与误差矢量之间的关系。测量所有的∆R，做出圆度误差曲线，可以综合反映出机床部件相互几何关系等因素。

2 测试内容及过程针对数控车床进行球杆仪圆弧插补测试的总体测试流程如图2。

①先预热机床：使机床以测试速度运行半个小时，让机床进行充分的润滑与热机；

②再确定测试半径：按照测试需求及机床行程选择测量半径；

③对程序进行预运行：按照选定的半径、速度进行程序预运行，确保测试程序没有问题；

④确保球杆仪连接：连接球杆仪，包括电源、传感器、球座，将球杆仪链接到机床，准备进行实验；

⑤执行测试：在测试程序通过预运行后，开始执行测试；

⑥数据诊断：对测量结果进行诊断，明确各轴的位置误差，角度误差，直线度，垂直度，以及比例误差，周期误差等误差项的排序。

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结语

综上所述，矿山灌注桩检测技术伴随我国科学技术不断发展得以丰富，为提升矿山建设质量，需有效落实桩基检测技术，夯实工程建设基础，为此检测技术人员需善用静荷载试验法、高应变动测法、成桩完整性检测法，通过提升技术应用人员综合素养，优化灌注桩检测技术管理体系，使桩基检测技术得以有效应用，达到提高矿山建设工程综合质量的目的。

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