Кейс: Etalon X-AX LASERBAR против Renishaw XL-80 + XR20-W + QC20 ballbar
Сравнение на практике: системы повышения геометрической точности станков с ЧПУ
Место действия: станкостроительный заводе DMG MORI в Ульяновске. Предпродажная настройка станков включает коррекцию геометрических отклонений при помощи комплекта оборудования Renishaw: интерферометр XL-80, калибратор поворотных осей XR20-W и QC20 ballbar.
Инженеров Вектор Эталон пригласили для демонстрации возможностей технологии объемной компенсации ETALON.
Задача: измерить геометрию станка при помощи следящего лазерного интерферометра ETALON X-AX LASERBAR, скорректировать выявленные геометрические погрешности и сравнить точность, время и количество параметров компенсации с Renishaw.
Станок для тестирования и сравнения: новый, готовый к отправке клиенту DMG MORI DMU 50 ecoline:
- Линейка 3+2 без полноценной 5-осевой обработки.
- ЧПУ Siemens 840D SL с версией ПО 4.5 Export с ограничениями и отсутствием возможности установки опции «Система Объемной Компенсации» (Volumetric Compensation System).
Лазерный интерферометр ETALON X-AX LASERBAR измеряет геометрию станка DMG MORI DMU 50 ecoline, автоматически отслеживая закрепленный на шпинделе отражатель.
Сравнение результатов по точности и измеренным параметрам
В течение 4 часов инженеры Вектор Эталон провели три серии измерений и одну коррекцию геометрических параметров станка:
- Провели проверку геометрической точности станка с выключенными компенсациями.
- Проверили геометрические отклонения станка настроенного при помощи оборудования Renishaw.
- Произвели коррекцию геометрических ошибок станка по технологии ETALON и провели контрольное сканирование.
Ниже на графиках:
- Красным цветом — геометрические погрешности станка с выключенными компенсациями (dmg_0.tcc).
- Черным цветом — геометрические погрешности станка настроенного при помощи оборудования Renishaw (dmg_Ren.tcc).
- Зеленым цветом — геометрические погрешности станка после применения компенсации геометрических ошибок методом ETALON (dmg_Hexagon.tcc).
Согласно ГОСТ ISO 230 отклонения перемещения обозначены латинской E и двумя дополнительными буквами: первая обозначает ось отклонения от траектории перемещения, вторая – наименование оси вдоль которой производится перемещение.
1. Погрешность линейного позиционирования; отклонения позиционирования оси Х при перемещении по оси Х (EXX)
На станке с выключенными компенсациями: отклонения позиционности по XX до 4,5 микрон на линии 550 мм.
Станок настроен при помощи оборудования Renishaw: отклонения до 2,5 мкм.
Станок настроен при помощи технологии ETALON: отклонений до 1,5 мкм.
2. Погрешность прямолинейности перемещения в направлении оси Y при перемещении по оси Х (EYX)
На станке с выключенными компенсациями: отклонения позиционности по YX до 1,0 мкм.
Станок настроен при помощи оборудования Renishaw: отклонения до 0,7 микрон.
Станок настроен при помощи технологии ETALON: отклонения до 0,2 мкм.
3. Погрешность прямолинейности перемещения в направлении оси Z при перемещении по оси Х (EZX)
На станке с выключенными компенсациями: отклонения позиционности по ZX до 2,5 мкм.
Станок настроен при помощи оборудования Renishaw: отклонения до 3,0 мкм.
Станок настроен при помощи технологии ETALON: отклонения до 1,0 мкм.
4. Погрешность прямолинейности перемещения в направлении оси X при перемещении по оси Y (EXY)
На станке с выключенными компенсациями: отклонения позиционности по XY до 2,5 мкм.
Станок настроен при помощи оборудования Renishaw: отклонения до 2,5 мкм.
Станок настроен при помощи технологии ETALON: отклонения до 1,6 мкм.
5. Погрешность прямолинейности перемещения в направлении оси X при перемещении по оси Z (EXZ)
На станке с выключенными компенсациями: отклонения позиционности по XZ до 2,5.
Станок настроен при помощи оборудования Renishaw: отклонения до 2,2 мкм.
Станок настроен при помощи технологии ETALON: отклонения до 0,1 мкм.
6. Погрешность прямолинейности перемещения в направлении оси Y при перемещении по оси Z (EYZ)
На станке с выключенными компенсациями: отклонения позиционности по YZ до 2,6 мкм.
Станок настроен при помощи оборудования Renishaw: отклонения до 2,4 мкм.
Станок настроен при помощи технологии ETALON: отклонения до 1,2 мкм.
7. Погрешность линейного позиционирования; отклонения позиционирования оси Z при перемещении по оси Z (EZZ)
На станке с выключенными компенсациями: отклонения позиционности по ZZ до 1,5 мкм.
Станок настроен при помощи оборудования Renishaw: отклонения до 10,8 мкм.
Станок настроен при помощи технологии ETALON: отклонения до 1,5 мкм.
8. Погрешности xrx/EAX, xry/EBX, xrz/ECX, yrx/EAY, yry/EBY
Эти ошибки были измерены и выявлены при помощи лазерного интерферометра ETALON X-AX LASERBAR, который определяет все геометрические отклонения (21 погрешность) в рабочем объеме обрабатывающего центра за один цикл измерений.
Погрешности не были скорректированы из-за экспортной версии ЧПУ станка без возможности установки опции «Система Объемной Компенсации» (Volumetric Compensation System).
Интерферометр Renishaw XL-80 не предназначен для измерения и компенсаций этих отклонений.
9. Погрешности прямоугольности между осями XY, XZ, YZ
Неперпендикулярность между осями XY:
- На станке с выключенными компенсациями отклонения составили 21 микрорадиан (мкрад).
- После настройки станка при помощи оборудования Renishaw отклонения составили 19 мкрад.
- После настройки станка при помощи технологии ETALON отклонения составили 5 мкрад.
Неперпендикулярность между осями XZ:
- На станке с выключенными компенсациями отклонения составили 23 мкрад.
- После настройки станка при помощи оборудования Renishaw отклонения составили 22 мкрад.
- После настройки станка при помощи технологии ETALON отклонения составили 3 мкрад.
Неперпендикулярность между осями YZ:
- На станке с выключенными компенсациями отклонения составили 16 мкрад.
- После настройки станка при помощи оборудования Renishaw отклонения составили 16 мкрад.
- После настройки станка при помощи технологии ETALON отклонения составили 15 мкрад.
Сравнение времени и объемов проведения работ
Процесс проверки, настройки и коррекции геометрических погрешностей обрабатывающего центра DMG MORI DMU 50 ecoline при помощи комплекта оборудования Renishaw занимает 8 часов. За это время проводятся:
- один полный цикл измерений с проверкой 5 погрешностей станка;
- корректировка 3* линейных погрешностей и 2** погрешностей наклонно-поворотных осей;
- круговой тест.
При помощи интерферометра ETALON X-AX LASERBAR инженеры Вектор Эталон за 4 часа провели:
- три полных цикла измерений всего рабочего объема станка;
- компенсацию 12*** из 21**** линейных и 2** погрешности наклонно-поворотных осей;
- круговой тест.
* — EXX, EYY, EZZ
** — EBB, ECC
*** — EXX, EYY, EZZ, EZX, EYX, EZY, EXY, EXZ, EYZ, COY, BOZ, AOZ
**** — Погрешности EAX, EBX, ECX, EAY, EBY, ECY, EAZ, EBZ, ECZ не были скорректированы при помощи технологии ETALON, потому что на станке было установлено ЧПУ Siemens с экспортной версией математики.
Про круговой тест. Тест применяют для быстрой оценки состояния направляющих, кинематики, люфтов оборудования и связанных с этим проблем прямоугольности, перпендикулярности. Часто по результатам этого теста принимают решение о целесообразности затрат времени и усилий на более сложный процесс компенсации геометрии станка. В линейке Renishaw для проведения кругового теста используется отдельное оборудование, а для измерений и коррекций геометрии – интерферометры.
ETALON X-AX LASERBAR способен измерить и скомпенсировать все геометрические отклонения во всем рабочем объеме станка (линейные и наклонно-поворотные оси) и провести круговой тест по трем плоскостям за одну установку.
Выводы
Следящий лазерный интерферометр ETALON X-AX LASERBAR показал лучшие результаты:
- Измерено и скомпенсировано 14 геометрических ошибок против 5 у Renishaw.
- Геометрические погрешности скорректированы точнее в среднем в 2-5 раз.
- Затраченное время в 5-6 раз меньше.
- Интерферометр ETALON X-AX LASERBAR заменил три прибора Renishaw.