CN114473631A - 一种双驱系统龙门同步调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控机床精度调试领域，特别涉及一种双驱系统龙门同步调整方法，通过在双驱龙门两导轨上分别架设激光干涉仪并分别预设测量点；根据预设测量点的位置信息编写机床运行程序；获取每一测量点位置两立柱实际位置与理论位置的差值；将获得的数据关联机床螺距误差补偿系统；循环调试，直至两立柱同步误差ΔS小于0.02mm。通过两套激光干涉仪，在相同的大气温度、湿度、气压环境下，更准确的测量双驱系统龙门同步精度，并采用测得的误差对机床控制系统进行补偿，实现双驱龙门同步调整，与机床控制系统配套，不受龙门跨度大小影响，调整精度高，通用性强，并且能够通过激光干涉仪配套的激光测量软件实现误差可视化，实现龙门同步精度的快速检测及调整。

Description

一种双驱系统龙门同步调整方法

技术领域

本发明涉及数控机床精度调试领域，特别涉及一种双驱系统龙门同步调整方法。

背景技术

随着我国航空航天和汽车制造业的迅速发展，更多的零件从分段加工向整体加工转变，常规的立式加工中心和卧式加工中心已无法满足大尺寸零部件加工需求，越来越多的大型桥式龙门机床被广泛应用于各种复杂零件的加工中。

桥式龙门机床普遍结构特点为：两侧固定立柱导轨，上方横梁移动靠两侧双驱电机驱动，双驱同步机床应用于复杂零件加工时，为了保证高精度加工要求，必须满足两方面要求：(1)为满足复杂零件的加工精度要求，必须确保机床具有足够的初始几何精度；(2)为了满足零件加工高精度要求，必须确保机床双驱系统同步移动，移动过程不能出现前后扭摆运动，双驱系统两边移动的距离必须保持一致，才能保证机床高精度加工需求，但是，双驱同步机床由于机械磨损、负载不同，导致在长时间使用后容易出现龙门不同步现象，这就要求必须定期对机床进行双驱同步检测及调整，以保证机床加工精度维持在较高水平。

但是，受龙门跨度影响，现有的双驱龙门调整精度较低，调整方式通用性较差，无法准确获知双驱龙门误差，导致双驱龙门调整效率较低。

所以，目前亟需要一种技术方案，以解决现有双驱龙门同步调整方法通用性差、精度低，影响调整精度和调整效率的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对背景技术中存在的现有双驱龙门同步调整方法通用性差、精度低，影响调整精度和调整效率的技术问题，提供了一种双驱系统龙门同步调整方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双驱系统龙门同步调整方法，包括如下步骤：S1：在双驱龙门两导轨上分别架设激光干涉仪，每一激光干涉仪分别包括激光头、干涉镜和反射镜，激光头、干涉镜和反射镜沿导轨延伸方向依次设置，反射镜与龙门立柱同步移动，立柱沿导轨滑动设置；S2：在两导轨上分别预设测量点，测量点包括起始点、终止点和至少一个中间点；S3：根据预设测量点的位置信息编写机床运行程序，立柱位于起始位置时，测量点对应起始点，立柱位于全行程终点位置时，测量点对应终止点；S4：执行机床运行程序，在每一个测量点位置通过两套激光干涉仪配套的测量软件采集两立柱的实际位置；S5：将采集到的数据输入机床螺距误差补偿系统，并根据两导轨上立柱实际位置与理论位置的差值执行补偿生效；S6：重复S4-S5，直至两立柱同步误差ΔS小于0.02mm。

本发明的一种双驱系统龙门同步调整方法，通过两套激光干涉仪，在相同的大气温度、湿度、气压环境下，更准确的测量双驱系统龙门同步精度，并采用测得的误差对机床控制系统进行补偿，实现双驱龙门同步调整检测，与机床控制系统配套，不受龙门跨度大小影响，调整精度高，通用性强，并且能够通过激光干涉仪配套的激光测量软件实现误差可视化，有利于实现龙门同步精度的快速检测及调整。

作为本发明的优选方案，S1中，设定双驱龙门两导轨延伸方向分别为X1轴和X2轴方向，龙门横梁延伸方向为Y轴方向，当龙门位于起始位置时，分别通过大理石方尺检测并调整X1轴与Y轴相互垂直，X2轴与Y轴相互垂直。为双驱龙门确定精确的初始位置信息，为后续测量和检测提供基础。

作为本发明的优选方案，X1轴上立柱实际位置与理论位置的差值为X1n，X2轴上立柱实际位置与理论位置的差值为X2n，两立柱同步误差ΔS＝|X1n-X2n|max。

作为本发明的优选方案，反射镜通过磁力表座固定在龙门立柱上。

作为本发明的优选方案，S1还包括如下步骤：S1.1：移动干涉镜与反射镜，使经激光头打出的激光通过干涉镜干涉后，入射到反射镜上；S1.2：检查激光头光源接收口两束反射回来的激光是否重合，若不重合，移动干涉镜或反射镜，直至光点重合。

作为本发明的优选方案，立柱沿导轨移动过程中，同一导轨上的激光头至反射镜全程不断光，激光信号保持5格绿灯信号。

作为本发明的优选方案，S4中，立柱移动至每个测量点位后停止至少4s。

作为本发明的优选方案，S4中，两导轨上激光干涉仪同时检测，分别获得X1轴和X2轴上立柱的实际坐标值，通过与理论位置的坐标值对比计算，获得立柱实际位置与理论位置的差值，所述理论位置为预设测量点的坐标值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、通过两套激光干涉仪实现双驱龙门同步调整检测，与机床控制系统配套，不受龙门跨度大小影响，调整精度高，通用性强；

2、能够通过激光干涉仪配套的激光测量软件实现误差可视化，有利于实现龙门同步精度的快速检测及调整。

附图说明

图1是本发明的一种双驱系统龙门同步调整方法的流程示意图；

图2是本发明的一种双驱系统龙门同步调整方法的结构布局示意图；

图3是本发明的一种双驱系统龙门同步调整方法的结构布局俯视图。

图标：

1-激光头；2-干涉镜；3-反射镜；4-立柱；5-横梁，6-导轨。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-图3所示，本实施例的一种双驱系统龙门同步调整方法，以某安装调试阶段的双驱龙门机床为例，此时机床整体框架组装完成，包括两条平行设置的导轨，龙门横梁通过两端底部的立柱设置在导轨上，通过两侧双驱电机驱动，使两立柱分别沿导轨移动时，实现龙门横梁在导轨上方的移动，此时，各部件之间的相互垂直关系、同步位置关系等均处于未检测调整状态，双侧电机驱动不同步时，横梁移动将出现扭摆，不满足使用要求。

为了使上述双驱龙门机床满足使用要求，本实施例的一种双驱系统龙门同步调整方法，采用如下步骤进行调整：

S1：设定双驱龙门两导轨延伸方向分别为X1轴和X2轴方向，龙门横梁延伸方向为Y轴方向，设定立柱位于导轨一侧端部为初始移动位置，立柱移动至导轨另一侧端部为终点位置，当龙门位于起始移动位置时，理论上横梁应该与两导轨分别保持垂直。

具体的，本实施例中，当龙门位于起始位置时，通过大理石方尺分别检查X1轴与Y轴的垂直度，X2轴与Y轴的垂直度，并调整至相应的垂直度，保证龙门轴在起始位置初始移动位置的准确度并同步，使龙门从满足位置精度要求的起点开始运行。

进一步的，在两导轨上分别架设激光干涉仪，两套激光干涉仪分别用于采集立柱移动过程中的双驱定位误差，并在相同的时间、温度环境下完成测量，避免单台激光先后测量时环境温度对于测量结果的影响，每一激光干涉仪分别包括激光头、干涉镜和反射镜，激光头、干涉镜和反射镜沿导轨延伸方向依次设置，反射镜通过磁力表座固定在龙门立柱上，与龙门立柱同步移动，立柱沿导轨滑动设置。

具体的，在激光干涉仪架设完成后，对激光干涉仪进行调光，使立柱沿导轨移动过程中，同一导轨上的激光头至反射镜全程不断光，激光信号保持5格绿灯信号，减少光路误差对于同步误差的影响，其调整过程为：移动干涉镜与反射镜，使经激光头打出的激光通过干涉镜干涉后，入射到反射镜上，此时检查激光头光源接收口两束反射回来的激光是否重合，并正好落在接收口正中间，若两束光不重合，移动干涉镜或反射镜，直至光点重合，且激光信号保持5格绿灯，实现调光。

S2：在X1轴和X2轴上分别预设测量点，测量点包括起始点、终止点和至少一个中间点。

具体的，本实施例中，将立柱移动的初始移动位置作为起始点，全行程终点位置作为终止点，起始点和终止点之间按等间距或递增间距设置多个中间点，设置点位数量越多，调整精度越高。

S3：根据预设测量点的位置信息编写机床运行程序，使立柱沿导轨移动至每一个测量点位置时均停止一定时间。

具体的，编写机床运行程序时，根据机床X轴运行行程，确定起始点、终止点、步距，测量行程为X向运行最大行程，优选龙门立柱沿导轨移动至测量点后停止4s。

S4：执行机床运行程序，在每一个测量点位置通过两套激光干涉仪配套的测量软件采集两立柱的实际位置，获取X1轴上立柱实际位置与理论位置的差值X1n，X2轴上立柱实际位置与理论位置的差值X2n，n为大于1的整数。

S5：将采集到的数据输入机床螺距误差补偿系统，并根据X1n和X2n的值执行补偿生效。

具体的，测量之前须确认双驱系统对应关系，将测量出来的两组补偿值分别输入X1、X2对应的螺距误差补偿列表内，执行补偿生效。

S6：重复S4-S5进行复查，直至两立柱同步误差ΔS＝|Xln-X2nmax小于0.02mm。

具体的，本实施例中，由两导轨上激光干涉仪同步检测，首先获得X1轴上立柱和X2轴上立柱的实际坐标值，再通过配套的测量软件，将实际坐标值与对应测量点的坐标值进行对比计算和显示，获得立柱实际位置与理论位置的差值，即，立柱在X1轴上运行到第n个测量点时，实际位置与理论位置的差值

立柱在X2轴上运行到第n个测量点时，实际位置与理论位置的差值

和

的差值越小，双驱龙门同步精度越高。

具体的，龙门立柱在全行程单次采集可获得

和

两组数据，并能够直接通过显示端进行显示和对比计算。

具体的，本实施例中，

和

的差值ΔS＝|X1n-X2n|，即为两立柱同步误差，通过将上述获得的两组数据分别输入相对应的机床螺距误差补偿系统进行补偿，获得每一测量点位置对应的两立柱同步误差，循环调试，直至|X1n-X2n|max满足小于0.02mm后，停止调试过程，实现龙门同步精度的快速检测及调整。

经实践验证，本实施例的一种双驱系统龙门同步调整方法，适用于机床大修改造后，当大修龙门传动机械装置、拆装位置反馈装置后，新的状态及位置相比原始位置状态已发生变化时的双驱系统龙门同步精度的自动化检测和调整，不受龙门跨度大小影响，并且能够通过激光干涉仪配套的激光测量软件实现误差可视化，一目了然，可以实现龙门同步精度快速检测及调整，相比传统的利用打方尺的来调整龙门同步的方法，操作复杂，检测精度低，需要不停地更换方尺的位置来进行调整，耗时耗力，本发明使用两套激光干涉仪同时测量，在相同的环境温度、湿度、材料温度下，可以更准确的测量双驱龙门同步精度的误差，并利用机床控制系统对该误差进行补偿，实现精准测量和调整，误差分辨率可以达0.0001mm，检测更准确，调整精度高；激光干涉仪实际测量区间最大40m，可以满足目前所有龙门类型机床的同步调整，而且一次测量可以得出全行程同步误差，通用性强，具有较大的推广应用价值，针对龙门双驱系统大修改造后，机械状态和位置反馈装置发生改变的情况下，利用该双驱系统龙门同步调整方法，可以快速实现龙门同步调整，保证机床的同步运行精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双驱系统龙门同步调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在双驱龙门两导轨上分别架设激光干涉仪，每一激光干涉仪分别包括激光头、干涉镜和反射镜，激光头、干涉镜和反射镜沿导轨延伸方向依次设置，反射镜与龙门立柱同步移动，立柱沿导轨滑动设置；

S2：在两导轨上分别预设测量点，测量点包括起始点、终止点和至少一个中间点；

S3：根据预设测量点的位置信息编写机床运行程序，立柱位于起始位置时，测量点对应起始点，立柱位于全行程终点位置时，测量点对应终止点；

S4：执行机床运行程序，在每一个测量点位置通过两套激光干涉仪配套的测量软件采集两立柱的实际位置；

S5：将采集到的数据输入机床螺距误差补偿系统，并根据两导轨上立柱实际位置与理论位置的差值执行补偿生效；

S6：重复S4-S5，直至两立柱同步误差ΔS小于0.02mm。

2.如权利要求1所述的一种双驱系统龙门同步调整方法，其特征在于，S1中，设定双驱龙门两导轨延伸方向分别为X1轴和X2轴方向，龙门横梁延伸方向为Y轴方向，当龙门位于起始位置时，分别通过大理石方尺检测并调整X1轴与Y轴相互垂直，X2轴与Y轴相互垂直。

3.如权利要求2所述的一种双驱系统龙门同步调整方法，其特征在于，X1轴上立柱实际位置与理论位置的差值为X1n，X2轴上立柱实际位置与理论位置的差值为X2n，两立柱同步误差ΔS=|X1n-X2n|max。

4.如权利要求1所述的一种双驱系统龙门同步调整方法，其特征在于，反射镜通过磁力表座固定在龙门立柱上。

5.如权利要求1所述的一种双驱系统龙门同步调整方法，其特征在于，S1还包括如下步骤：

S1.1：移动干涉镜与反射镜，使经激光头打出的激光通过干涉镜干涉后，入射到反射镜上；

S1.2：检查激光头光源接收口两束反射回来的激光是否重合，若不重合，移动干涉镜或反射镜，直至光点重合。

6.如权利要求5所述的一种双驱系统龙门同步调整方法，其特征在于，立柱沿导轨移动过程中，同一导轨上的激光头至反射镜全程不断光，激光信号保持5格绿灯信号。

7.如权利要求1所述的一种双驱系统龙门同步调整方法，其特征在于，S4中，立柱移动至每个测量点位后停止至少4s。

8.如权利要求3所述的一种双驱系统龙门同步调整方法，其特征在于，S4中，两导轨上激光干涉仪同时检测，分别获得X1轴和X2轴上立柱的实际坐标值，通过与理论位置的坐标值对比计算，获得立柱实际位置与理论位置的差值，所述理论位置为预设测量点的坐标值。

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