數控轉臺對多軸加工中心的性能起著(zhù)舉足輕重的作用。在機床的整個(gè)生命周期中轉臺的精度和可靠性是機床制造商關(guān)注的首要問(wèn)題，為此Matsumoto Machine Corporation(MMK)采取了一種切實(shí)可行、雙管齊下的方法來(lái)減少分度誤差，提高性能。通過(guò)強化產(chǎn)品校準和編碼器技術(shù)，MMK將轉臺精度提升到新高度。

　　背景

　　Matsumoto Machine Corporation于1948年在日本成立，是一家技術(shù)領(lǐng)先的供應商，為世界各地的工業(yè)機床制造商供應創(chuàng )新型、高質(zhì)量鉗口卡盤(pán)和數控轉臺。

MMK的工廠(chǎng)（日本）

　　MMK數控轉臺的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)是配裝德國OTTGmbH研發(fā)的專(zhuān)利蝸桿與齒輪總成。與雙導程蝸桿齒輪不同，OTT蝸桿齒輪能夠最大限度減少齒輪咬合背隙，具有精度高、效率高、壽命長(cháng)且耐使用的優(yōu)點(diǎn)。

　　為了盡可能增加齒輪表面接觸面積，減少表面壓力的不利影響，OTT蝸桿齒輪分為左右兩個(gè)部件-柄蝸桿和空心蝸桿-由一個(gè)大跨距環(huán)連接。

　　采用這種獨特的結構，只需縮小兩個(gè)部件之間的距離即可調整齒輪背隙。這種設計還可確保蝸輪齒只有一側與齒輪接觸，在另一側留有間隙。因此，這種兩件分離式齒輪設計可保證齒輪不會(huì )發(fā)生咬死問(wèn)題，即使齒輪背隙為零。

　　MMK數控轉臺的另一大優(yōu)點(diǎn)是工作臺主軸的大直徑通孔。這一特性大大提高了機器的多功能性和剛性，支持更多種類(lèi)的卡盤(pán)和夾具，而且能夠加工更長(cháng)的工件。

MMK的數控轉臺

　　使用MMK數控轉臺可以在一臺機器上進(jìn)行大部分金屬加工操作，這樣做的益處頗多。因為只需設定一臺機器和一套夾具，節省了時(shí)間和成本，而且由于工件直接在機器之間傳送，因而可減少工件搬運操作、消除公差誤差。

　　對于這種復合加工中心，確保數控轉臺在整個(gè)使用壽命期間的高精密分度和控制精度至關(guān)重要。

　　挑戰

　　無(wú)論是將精密設備集成到加工中心中的第三方機床制造商，還是各行各業(yè)的最終用戶(hù)，都面臨著(zhù)如何確保精度和性能始終保持一致的難題。

　　在與機床的線(xiàn)性XYZ軸一樣，回轉軸也容易受到不可控因素的影響，引入角度定位或軸校直誤差，從而導致成品缺陷。這些誤差可能是由多種原因造成的，包括機器初始安裝錯誤、碰撞造成的沖擊損壞或者日常使用磨耗。

　　MMK在全球以產(chǎn)品質(zhì)量和設計創(chuàng )新聞名，于是其決定探索如何在數控轉臺的整個(gè)生命周期內確保高度精確、可靠地跟蹤和控制轉臺分度，無(wú)論機床類(lèi)型、工件復雜性和工作周期為何。

　　與此同時(shí)，由于全球數控轉臺市場(chǎng)競爭日益激烈，MMK還希望進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量檢測流程。因此，

　　MMK將分度測量作為出廠(chǎng)前質(zhì)控程序的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節。

　　解決方案

　　為方便機床制造商和用戶(hù)精確地追蹤和控制數控轉臺分度，MMK選擇集成雷尼紹TONiC?超小型非接觸式增量式光柵系統。

使用雷尼紹XR20-W搭配XL-80激光干涉儀進(jìn)行出廠(chǎng)前檢測

　　TONiC光柵安裝簡(jiǎn)單，其超小型讀數頭體積僅為35mmx13.5mmx10mm，為MMK提供了一種節省空間的解決方案。它支持的機器工作速度最高可達10m/s，分辨率可達到1nm。

　　轉臺上的圓光柵讀數頭設計配用雷尼紹RESM一體式不銹鋼圓光柵，其柱面上刻有20μm柵距的刻線(xiàn)，并且具有IN-TRAC™光學(xué)參考零位。

　　RESM圓光柵穩定性高、尺寸小巧、內徑大，具有多種直徑選項，從52mm到550mm不等，是一款功能多樣、使用簡(jiǎn)便的柵尺，可集成到MMK的各種數控轉臺上。

　　為了提高可靠性，防止柵尺性能隨時(shí)間推移而不斷降低，TONiC讀數頭采用第三代光學(xué)濾波系統，噪聲（抖動(dòng)）更低，而且動(dòng)態(tài)信號處理使其功能更加強大。動(dòng)態(tài)信號處理可確保典型值為±30nm的超低電子細分誤差。

　　TONiC光柵與工業(yè)標準的控制器兼容，具有一個(gè)可分離的模擬或數字接口，該接口為堅固耐用的D型插頭，最遠可置于距離讀數頭10m的位置。

　　MMK選用雷尼紹結構緊湊、質(zhì)量輕巧的XR20-W回轉軸校準裝置在制造過(guò)程中以及出廠(chǎng)前驗證轉臺精

度。

　　XR20-W與雷尼紹XL-80激光干涉儀搭配使用，通過(guò)遠控方式對被測軸執行非接觸基準測量，精度達到

±1角秒。

使用雷尼紹XR20-W執行分度測量

　　XR20-W由伺服控制驅動(dòng)器驅動(dòng)，數據采集與軸運動(dòng)同步，也就是說(shuō)，在測量期間無(wú)需操作人員干預。XR20-W采用鋰電池供電且具有藍牙功能，安裝快速、簡(jiǎn)單，可避免被拖曳的電纜線(xiàn)絆倒的危險。

　　XR20-W采用模塊化設計和靈活的安裝系統，設定更為簡(jiǎn)單，并且可以輕松配置用于各種轉臺、卡盤(pán)和主軸。

　　結果

　　MMK將雷尼紹TONiC非接觸式光柵系統集成到數控轉臺上，從而進(jìn)一步確保了轉臺精度和可靠性，而且實(shí)現了優(yōu)異的整體運動(dòng)控制性能。

　　數控轉臺配用緊湊型讀數頭和一體式不銹鋼圓光柵后，可適用于各種不同的機床和最終用途，提高抗灰塵、劃痕、油脂和油液能力，減少分度誤差。

　　TONiC光柵能夠輸出高度穩定的位置信號，具備無(wú)與倫比的信號純度和超低的電子細分誤差，可實(shí)現更為平穩的速度控制，而且掃描性能和位置穩定性更優(yōu)。

　　MMK將雷尼紹XR20-W無(wú)線(xiàn)型回轉軸校準裝置與XL-80激光干涉儀結合使用，與傳統的自準直儀技術(shù)相比，產(chǎn)品檢測時(shí)間縮短了一半。不僅簡(jiǎn)化了測量程序，而且提高了自動(dòng)化水平。

　　XR20-W能夠以任意分度角步距執行精確測量，因此可評估渦輪蝸桿驅動(dòng)轉臺在執行低至0.001°的超細角步距測量運動(dòng)時(shí)的精度。

　　采用這種方法，可詳細評估并解決運動(dòng)控制的任何損失或者渦輪蝸桿效率的問(wèn)題?；贗SO質(zhì)量標準進(jìn)行全面分析，以驗證產(chǎn)品性能。

　　關(guān)于雷尼紹

　　雷尼紹是世界領(lǐng)先的工程科技公司之一，在精密測量和醫療保健領(lǐng)域擁有專(zhuān)業(yè)技術(shù)。公司向眾多行業(yè)和領(lǐng)域提供產(chǎn)品和服務(wù)：從飛機引擎、風(fēng)力渦輪發(fā)電機制造，到口腔和腦外科醫療設備等。此外，它還在全球增材制造（也稱(chēng)3D打?。╊I(lǐng)域居領(lǐng)導地位，是英國唯一一家設計和制造工業(yè)用增材制造設備（通過(guò)金屬粉末"打印"零件）的公司。

　　雷尼紹集團目前在36個(gè)國家/地區設有80多個(gè)分支機構，員工逾5,000人，其中3,000余名員工在英國本土工作。公司的大部分研發(fā)和制造均在英國本土進(jìn)行，在截至2018年6月的2018財年，雷尼紹實(shí)現了