在銑床等多軸 NC工具機中,欲增加工具機體積精度可藉修正工具機的幾 何誤差(geometric error)及因各移動軸的重量所造成之非剛體運動效應( non-rigid body kinematic effect)來達成。幾何誤差(geometric error)之原因有單獨元件之幾何偏差,如導軌元件誤差,導螺桿節距誤差 ,齒輪誤差等,造成機器組成上定位及形狀的誤差。此外電氣與控制方面 的誤差與裝配過程中造成的誤差均為工具機本身法避免之系統誤差。非剛 體運動效應(non-rigid body kinematic efffect)是由於各移動軸的重 量(deadweights)造成非剛體變形所產生之靜態撓曲。工具機結構並非絕 對剛性,機器剛性的良否,首先直接影響到靜態的撓曲,作用在各結構元 件力量的改變將會使整個結構產生撓曲而導致裝配的誤差。本文針對工具 機的幾何誤差與連結效應,提供一套誤差分析與補償方式。先透過個人電 腦與 NC 控制器、雷射干涉儀的連線,用於檢測工具機之各種幾何誤差, 並以曲線綴合的方式求得連結效應的誤差修正,一起代入推導出之體積誤 差公式,以求得工作空間中任一點的三軸誤差量,作為補償的依據。軟體 補償是保持精度最直接簡單的方法,利用空間內差法求得工作空間中任一 點的誤差偏位量,接著以軟體方式作補償,製作補償程式,將針對接觸式 探頭所規劃的量測程式作一處理,將三軸誤差偏位量扣除,得到精密的定 位。將工具機的體積誤差量儲存於PC 中,於每次NC原始程式執行前,先 載入補償程式中修正其相對誤差量,於 NC 程式中扣除,以達補償效果。
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