案例分享|FORTiS™封闭式光栅如何助力提升精密五轴机床性能
精密、五轴加工、机床
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如果您也想知道如何提升这类精密机床在
高速、高稳定性、高精度等方面的
运动控制技术？
雷尼绍携手煜众
给您答案！
背景与挑战
河南煜众是一家专注于高端数控立式车床及立式五轴车铣复合机床的设计与生产，并提供自动化集成整线设备的研发、销售和支持服务的机械制造公司。其客户群涵盖了汽车、工程机械、航空航天及电梯等高精尖制造业。
在开发精密机床的过程中，运动控制技术的提升，尤其是高速、高稳定性和精确度的控制，成为煜众面临的主要挑战之一。作为数控机床的重要组成部分，光栅系统的选择尤为关键。在采购光栅时，煜众必须仔细考量其规格是否符合各项要求，包括温漂补偿、抗振动能力及长期稳定性等方面的表现。
其最新推出的MT1000系列高刚性五轴车铣复合数控立式车床，搭载雷尼绍FORTiS™封闭式光栅系统，显著提升了机床的稳定性、可靠性和重复性，特别是在高速加工过程中，确保了加工精度，从而提升了产品的加工品质。
解决方案
煜众新推出的MT1000五轴车铣复合数控立式车床拥有四个直线轴，配置了雷尼绍FORTiS-S标准型直线光栅，提供34位或37位的分辨率选项，光栅行程范围从440mm到1340mm，并可搭配FANUC或SIEMENS控制器。其刀具电主轴采用300mm直径的雷尼绍RESOLUTE RESA绝对式圆光栅作为位置反馈元件，实现了±0.001度的分度精度。配合伺服轴的联动插补功能，MT1000能够高效完成复杂曲面的加工，这使其特别适合航空航天、模具制造及精密机械等高端制造行业的严格要求。
MT1000立式车床的主要优势在于能够在一次装夹中实现五面加工，提供流畅的切削体验。与同类产品相比，MT1000在车削模式下展现出超越普通车床的切削刚性；而在铣削模式下，标配的电驱主轴大扭矩输出能够提供更强的切割力，轻松实现大余量切削及高表面粗糙度控制。
我们非常赞赏FORTiS光栅的设计，它不仅安装简便，更有许多独特的设计让我印象深刻。比如，其双密封条设计、调谐质量减振技术以及非接触式的机械设计，这些特点不仅提升了机床的精度和性能，还延长了设备的使用寿命。
——耿兴董事长
南阳煜众精密机械有限公司（中国）
优势
煜众选择雷尼绍FORTiS光栅的主要原因在于其高规格性能和易于安装的特点。根据煜众工程人员的反馈，FORTiS无论是读数头或是栅尺的密封性都十分出色，目前安装量最多的光栅行程为740mm和840mm，每根轴的平均安装时间仅需5到10分钟—这得益于FORTiS系列光栅的独特设计。
FORTiS系列光栅的安装过程非常简便，无需经验丰富的技术人员或专业设备。光栅读数头内置的LED安装指示灯能实时提供视觉验证，帮助确认安装是否需要调整。虽然只需检视LED灯即可迅速完成安全安装，但在特定情况下，煜众的工程人员也会使用雷尼绍的ADTa-100高级诊断工具，来获取和记录全面的实时光栅数据，如信号强度和轴位置，这些数据将被保存以供未来参考。
1调谐质量减振技术
机床在运行过程中会产生明显的振动，而强烈的振动可能对安装在机床上的封闭式光栅造成不利影响，导致测量不精确，甚至可能触发光栅的报警信号，让机器紧急停机。在煜众的机床开发过程中，这一因素已被慎重考虑，而FORTiS光栅的技术特点恰好满足了这一需求。
在精密机床的应用中，轴位置的测量精度直接影响制程的各个质量指标，如特征加工精度和表面光洁度等。优化位置测量精度并减少振动的影响，将显著提升生产质量。
FORTiS光栅的独有设计可提高光栅抗机械振动的稳固性，包括：
非接触式的机械设计—与传统的封闭式光栅采用轴承和弹簧轮式滑架不同，FORTiS光栅的设计有效地将读数头本体与栅尺壳体分离。这种无内部运动部件设计消除了磨损，极大地降低了破损风险，从而延长了光栅的使用寿命。
栅尺固定方式—有别于市场上其他光栅采用悬挂式栅尺，而在栅尺壳体内部产生非预期振荡，FORTiS光栅使用轻型钢制栅尺，而且栅尺的全长均固定在栅尺壳体内部。
采用调谐质量阻尼器技术—FORTiS光栅系列配置调谐质量阻尼器(TMD)，可显著抑制共振并提升稳固性。这种创新的设计能大幅提高位置稳定性，尤其在光栅的共振频率下，并增强了光栅在强烈振动的极端条件下的适应性。FORTiS光栅使用两个调谐质量阻尼器来抵消垂直轴和水平轴上的振动，超过30g也能稳定工作。
FORTiS光栅采用两个调谐质量阻尼器(TMD)来抵消垂直轴和水平轴上的振动。
结语
随着中国产业的升级和自动化需求的增加，数控机床在国内市场的应用越来越广泛。然而，市场的进一步开放和国际合作的深入也带来了激烈的竞争。唯有不断创新和提升产品性能，才能赢得客户的信赖。
雷尼绍FORTiS光栅助力煜众，使机床的重复定位精度从±4μm提升至±2μm，提升了设备的加工精度和稳定性。
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（雷尼绍Renishaw）
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