机床快速诊断解决方案Radian激光跟踪仪应用分享

测量检测与工业生产效率

工业化生产是现代社会经济发展的重要支柱之一，通过机器、设备和自动化技术等手段，生产出高质量、大批量的商品，满足人们越来越高的生活质量需求。伴随着人类社会文明的高度发展与社会节奏的不断加快，效率，在工业生产中的重要性不言而喻，它直接关系到企业的竞争力、成本、产品质量以及市场占有率。        

加工行业中，大量涉及到机床的使用，而机床状态的好与坏，更是直接影响到生产出的产品的质量。控制好机床状态，减少停机时间，降低废品率，就成为了生产厂家降本增效的一个重要环节和硬性需求。而这些，都需要由性能卓越的检测设备配合实现。                                              

图1：XD Laser六维激光干涉仪

图2：API MTC机床校准解决方案系列仪器及功能简介

机床快速诊断解决方案

使用激光干涉仪对机床精度进行检测，是现阶段较为常用的方法。但使用常规激光干涉仪，虽可以实现检测目的，但在进行垂直度、平行度、平面度、以及偏摆角、俯仰角、滚动角等的检测时，需要多次调整镜组，且操作较为复杂，在检测效率上有一定劣势。        

API品牌自创建以来，时刻关注并深入生产一线，结合实际应用需求，开发了一系列机床检测与诊断评估的仪器及解决方案（MTC，Machine Tool Calibration）。        

其中，XD Laser激光干涉仪（请参考图1），一次安装可同时检测6个参数（X、Y、Z、偏摆角、俯仰角、滚动角），解决了传统常规激光干涉仪需要多次安装调试镜组的问题，效率提升5倍之多。除此之外，API还提供球杆仪、旋转轴角摆检查仪、以及主轴分析仪等，为机床专项或综合性能评估提供高效解决方案（请参考图2）。                                   

 图3：Radian系列激光跟踪仪                      

而对于有动态数据采集要求的机床检测需求，则可使用API的Radian激光跟踪仪实施。（请参考图3）Radian激光跟踪仪，具有微米级别的测量精度，以及超高的动态采数能力（1000点/秒），其高速动态扫描功能，可在机床空/负载条件下，对机床轨迹实施全程测量机监测，从而实现机床动态性能的诊断和评估。本案例中，记录了使用Radian激光跟踪仪对一台石料切割机床进行动态检测评估的过程。      

客户遇到的问题

我们的客户，是一家石料加工机械开发与制造领域的头部企业，本次邀API进行检测的是其某新型号石料切割机床。经客户方多次试验，发现加工出的产品误差偏大，效果不理想。使用激光干涉仪进行多次测试，认为机床本身精度无太大问题，遂邀请API工程师赴现场商讨解决方案。 

API 解决方案

针对客户提出的现象和问题，API测量工程师制订了使用Radian激光跟踪仪对机床进行高速动态扫描检测的方案。分别在机床空载和负载的条件下，进行全程轨迹监测，以比对、评估机床真实状态，并找到问题根源。          

图4：本案例测量现场

实施过程

 ① API测量工程师首先将Radian激光跟踪仪布设在待测机床周边合适的位置，随即将高精度靶球固定在机床主轴附近位置；    

② 检测时，Radian激光跟踪仪射出激光至靶球中心并锁定（请参考图4）；   

 ③ 机床按照既定轨迹分别在空载和负载的状态下进行运动，跟踪仪射出的激光束会实时不间断跟踪测量靶球所在位置的空间坐标，该坐标数据将迅速传输至操作端笔记本电脑中的测量软件予以记录；    

④ 确定空载数据没有问题后，则可以以机床空载数据为基准，建立坐标系，查看负载后主轴的偏差情况；    

⑤ 根据比对，为客户分析最终结果提供有力数据支撑。        

以下为测量过程中每一步骤的数据报告及简要分析，供参考：  

图5：机床空载状态下X方向（中，最大0.008mm，最小0）、Y方向（最大0.093mm，最小0.005mm）、及角度偏差数据（右，最大0.008°） 

图6：机床空载（左，最大0.121mm）与负载（右，最大0.836mm）划圆偏差比对数据分析        

图7：以空载曲线为基准，建立坐标系，查看负载后主轴偏差（左，正转，最大0.841mm；右，反转，最大0.708mm）    

结论与评价

在经过Radian激光跟踪仪高速动态扫描检测并比对数据后，发现该机床在空载状态下，精度符合误差标准，但在负载状态下则偏差较大。由此，客户及时找到了问题所在，并对设备刚性等指标进行了调整，随即复测，数据符合预期标准。        在完成机床的调整后，客户方该项目负责人王工道：“感谢API提供了如此高效便捷的测量方案，帮助我们很快就找到了问题所在，并及时解决，最大幅度地减少了停机时间，保障了我们的生产效率。”                      

图8：API公司总部大楼

关于 API

API品牌由Kam Lau博士在1987年创立于美国马里兰州的罗克韦尔，是激光跟踪仪的发明者，同时持有多项全球领先测量科技的专利，是精密测量科技领域的引领者；API自成立以来，始终致力于机械制造领域精密测量仪器和高性能传感器的研发和生产，产品已广泛应用于世界各国的先进制造领域，并在坐标测量和机床性能测试的高精度标准方面处于领先地位。           

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（API公司）

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