工具機的真直度量測與計算_(3)

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5. 雙量表的真直度量測

採用單量表進行真直度量測,若遇到床台線性移動角度誤差太大,量測數值即會遇到失真的情況,下圖實際軌道面真直度應為一中凹圖形,但量表量測位移終沒有沒有變化,造成檢驗結果的誤判。

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Figure 20 均勻中凹軌道面單量表量測誤差

當軌道面有左邊傾斜較大,但量表架設處於正常的軌道面,量表量測位移亦無改變,如下圖所示。

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Figure 21 左傾軌道面單量表量測誤差

為了量測出真實的移動真直度,可採用雙量表的方式進行量測,而透過數據一、數據二的變化量,可以判斷出實際的真直度變化趨勢。

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Figure 22 雙量表量測真直度

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Figure 23 雙量表真直度量測示意[4]


最常見的的誤差為中凸圖形或中凹圖形,以中凹均勻弧面為例,當雙量表於中央位置歸零,床台左移其A量表讀值為正,B量表讀值為負,床台右移時A、B量表情況則為相反。

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Figure 24 中央位置雙量表歸零

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Figure 25 量表A正B負床台左傾

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Figure 26 量表A負B正床台右傾

藉由雙量表的量測方式,透過數值表現可判斷實際真直度的傾向。真直度亦可採用視準儀進行線性角度誤差的量測,透過兩種不同的真直度檢驗方法,驗證真直度的實際偏差。

6. 結論

因應近年來航太產業及汽車產業的需求,工具機製造廠以多軸化、複合化、大型化作為主要的發展方向,終端需求者驅使前端供給者加速研發,使得開發階段不斷地藉由精度檢測分析誤差來源來強化產品之精度表現。為了提升加工精度所衍伸出的新式檢驗技術也越來越多,如採用標準球與Touch probe的靜態旋轉軸中心誤差及循跡誤差、R-test的動態旋轉軸中心誤差及循跡誤差、雷射追蹤儀的空間精度量測,檢驗的動作越來越複雜,同動的量測方法亦造成解析誤差源的困難度。許多人對同動量測非常有興趣,希望透過相關量測來解析誤差來源;但鮮少有人思考著如何一步一步把機台組裝好,做好每一項工具機誤差控制來達到高水準的同動精度。

真直度是工具機的基礎,期待國內工具機業者能建立正確的量測觀念並有效改善現有工具機的精度,提升國內機台在國際上的競爭力。

 

7. 參考文獻

[1] M.A.V. Chapman, " Calibration of machine squareness ", Technical white paper of Renishaw, TE328 (2013).

[2] International Standard, "Geometric Accuracy Of Machines Operating Under No-Load or Quasi-Static Conditions", ISO230-1(2012).

[3] International Standard, "Test conditions for machining centres - Part2:Geometric tests for machines with vertical spindle or universal heads with vertical primary rotary axis (vertical Z-axis)", ISO10791-2.

[4]  Wayne R. Moore原著,蓀葆銓、孫樂南翻譯, 「機械準確性的基礎」,適齊出版社(1982)。

[5]  范光照,「精密量測」,高立出版社(2000)。

[6]  https://www.mitutoyo.com.tw/


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