Логотип HEXAGON

Компенсация геометрических погрешностей оборудования

О компенсации геометрических отклонений станков при помощи ЧПУ — на примере технологии ETALON

На геометрическую точность станков и координатно-измерительных машин влияет множество факторов: износ, погрешности сборки, осадка фундамента, столкновения, термомеханические деформации и т.д. Технология ETALON позволяет устранить эти воздействия с помощью точного измерения геометрических погрешностей оборудования и их компенсации средствами ЧПУ. 

Эта технология уже более 20 лет обеспечивает высочайшую точность измерений на КИМ. Перед выведением отчета координата измеренной точки корректируется на величину вектора отклонения, выявленную при помощи калибровки ETALON.

Требования к технологической точности станков растут каждый день. Даже при движении по самой простой траектории компенсационный вектор должен быть рассчитан для каждой точки интерполяции в реальном времени, что требует достаточной вычислительной мощности. 

Поэтому раньше компенсация геометрических отклонений станков была ограничена возможностями ЧПУ. Современное числовое программное управление позволяет корректировать отклонения вплоть до полной объемной компенсации. И технологию ETALON можно использовать для повышения точности станков.

Etalon LaserTRACER-NG проверяет геометрическую точность станка

Проверка геометрической точности станка перед объемной компенсацией погрешностей.

Определение геометрических погрешностей для компенсации средствами ЧПУ

Обычно в прямоугольной системе координат можно выявить погрешности по 21 параметру: по шесть погрешностей каждой линейной оси и три погрешности прямоугольности. Для объемной компенсации станка нужно измерить все погрешности линейных и поворотных осей, включая тангаж, крен и рыскание.

Технология ETALON использует для этого принцип мультилатерации, который лежит в основе систем глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС. Пространственная информация получается исключительно измерением расстояния до объекта из нескольких точек. Это позволяет выявить геометрические отклонения в каждой точке рабочей зоны и создать объемную карту погрешностей оборудования.

Измерения проводят с помощью следящих лазерных интерферометров: 

  • ETALON LaserTRACER-NG с разрешением 0,001 мкм и референтной сферой с отклонением формы < 0,050 мкм определяет геометрические погрешности с субмикронной точностью. 
  • ETALON X-AX LASERBAR фиксирует все отклонения 5-осевого станка средних размеров с точностью до микрона за 2-4 часа.
Выявление геометрических погрешностей станка программой TRAC-CAL

Результаты проверки точности станка по 21 геометрическому параметру.

Коррекция геометрических погрешностей во всем объеме рабочей зоны

Для компенсации геометрических погрешностей ETALON разработали алгоритмы объемной компенсации и уникальное программное обеспечение, которое помогает составить таблицу коррекций для каждого ЧПУ.

После загрузки таблицы ЧПУ определяет геометрические погрешности станка и компенсирует их при перемещении инструмента. В результате реальные перемещения кончика инструмента соответствуют запрограммированной траектории, и оборудование работает без погрешностей.

Все компенсационные алгоритмы ETALON разработаны совместно с крупнейшими производителями ЧПУ, что гарантирует корректный обмен данными и надежность интерфейсов.

До и после компенсации геометрии станка средствами ЧПУ

Эффект компенсации геометрических погрешностей средствами ЧПУ.

Преимущества компенсации отклонений средствами ЧПУ

Компенсация погрешностей средствами ЧПУ — это быстрый и эффективный метод контроля состояния станков и КИМ. Технологию можно применять на оборудовании разных типов и размеров: от малых обрабатывающих центров до больших портальных станков. 

При этом компенсация погрешностей с помощью ЧПУ может привести станок к точности в несколько раз выше, чем калибровка стандартными методами. Она позволяет:

  • Увеличить точность станка в 3-5 раз.
  • Снизить погрешности станка на 50-90%.
  • Уменьшить стоимость производства и технического обслуживания станков.
  • Восстанавливать геометрическую точность оборудования в течение всего жизненного цикла.
  • Снизить или исключить влияние на точность износа, длительной эксплуатации, осадки фундамента, столкновений, термомеханических деформаций и т.д.

Динамика геометрической точности станка при стандартной калибровке и компенсации технологией Etalon.

Динамика геометрической точности в течение жизненного цикла станка (стандартные методы калибровки):

График изменения точности станка при стандартной калибровке

Динамика геометрической точности в течение жизненного цикла станка (технология объемной компенсации ETALON):

Стандартизация коррекции погрешностей с помощью ЧПУ

Технология компенсации погрешностей с помощью ЧПУ находит широкое применение во всем мире. Ее активно используют для калибровки крупных станков, прецизионных координатно-измерительных машин, малых и средних обрабатывающих центров с высокими требованиями к точности.

Для реализации возможностей технологии был разработан международный стандарт ГОСТ ISO/TR 16907 «Коррекция геометрических погрешностей с помощью ЧПУ». Документ описывает основные положения компенсации погрешностей средствами ЧПУ и служит технической базой для метрологов, станкостроителей, технологов и операторов оборудования.

Ограничения объемной компенсации отклонений

Главное ограничение технологии — повторяемость станка. Она должна соответствовать нормативным требованиям производителя, а геометрические отклонения должны быть прогнозируемы. Если же повторяемость не соответствует норме, то компенсация погрешностей средствами ЧПУ может быть  ограничена.

Для большинства станков можно идеально компенсировать погрешности позиционирования кончика инструмента во всем рабочем объеме. Но физическое положение (ориентация) инструмента при этом останется неизменным. При существенных погрешностях поворотных осей в сочетании с инструментами большого размера могут остаться видимые геометрические отклонения. Измерить и компенсировать погрешности поворотных осей также можно при помощи технологии ETALON.

Проиграть видео

ETALON LaserTRACER-NG проверяет геометрическую точность из четырех положений в рабочей зоне станка.

Возможности компенсации на разных ЧПУ

Технология ETALON предоставляет интерфейсы для возможностей компенсации, заложенных производителями ЧПУ. Поэтому ее применение не несет рисков и не влияет на гарантии станкостроителя или производителя ЧПУ.

Чтобы узнать о возможностях компенсации геометрических отклонений на разных станках и ЧПУ, напишите на info@vectoretalon.ru или заполните форму ниже.

Сделать
запрос