3D與3軸校準之間的區別

防止工具機在容積定位中產生誤差，對精確地加工外形輪廓和其他的3D表面而言是非常關鍵的。 許多加工車間都認為3軸精度與3D精度的概念是完全相同的。但實際的情況是：3軸精度只代表1D尺寸精度，因為它只是說明了每一個軸上的線性測量值的公差。而3D精度是指每一個軸的線性測量值和X、Y、Z軸相互之間的關係，也就是指一個特定工作區立方體內，每一個軸相互之間的平直度和垂直度的關係。 校準3軸精度相對比較簡單，對鑑別和解決絲槓/滾珠絲槓節距誤差或磨損一類的問題是非常有用的。而校準3D精度相對比較複雜，但沒有必要花費更多的時間。然而，在切削輪廓表面和加工由3DCAD軟體設計的3D零件時，這是保證工具機整體性能的最好方法。對於加工車間而言，了解何時如何進行這些不同的校準是十分重要的，因為每一種校準會為工具機的性能提供不同的信息。 在深入了解3軸與3D校準的區別前，首先要明白大部分工具機的定位系統是根據迪卡爾坐標系統確定的，而三坐標各軸之間是互相垂直的，它利用坐標軸上的一系列點來代表3D物體或物體特性，因此了解這一點是很有幫助的。 圍繞3軸和3D校準問題所造成的很多概念的混亂與其術語有關。如果一個加工車間只是沿著3軸上的每一個軸校準線性位移，那么就可以考慮將它確認為3軸校準。然而，這三個軸並不是為3D精度而校準的，因為線性位移並不認為各軸之間是相互垂直的。 根據剛體的幾何形狀，它是以某一特定基準框架的一個軸所形成的90°角來確定其位置，而特定工具機上3軸的每一個軸都允許存在6個誤差，總計18個誤差。這6個誤差包括3個線性誤差以及節距誤差、偏離誤差和滾動角度誤差。再考慮到3個潛在的垂直度誤差，使3軸工具機的剛體總誤差數可能達到21個之多。當沿著每一個軸校準位移誤差時，只能確定3個誤差，留下其餘的18個誤差無法確定。 圖1採用雷射校準系統測量立方體對角線位移是檢查3D容積精度的一種測量方法 3軸線性校準 沿著CNC數控工具機某一個軸的線性位移可採用一種以雷射都卜勒位移計量技術（LDDM）為基礎的測量系統進行校準。這個系統只需要兩個光學元件，並將它們暫時安裝到工具機上或坐標測量機上。這樣就會使系統的調試設定和雷射束的校正相對比較容易和快速。在這個套用領域中使用的雷射器符合標準化跟蹤要求，具有穩定的檢測特性，其檢查穩定性優於0.1ppm，精度達1.0ppm，解析度達1微英寸。 雷射器讀數頭安裝在床身或工作檯之上，其回射器（也可稱作光靶）安裝在主軸上。經微調後的雷射束與軸線平行。操作員沿著軸線編制測量用的增量級程式，裝有回射器的主軸在其原來的位置上啟動。然後該系統開始將回射器移動到每一個規定的增量級位置上，並將測量值記錄下來。增量級定位和數據捕捉可自動或通過手工方式完成。 這種工藝通過對測量刻度與校準系統的測量位置進行比較，就可以知道它們之間所存在的偏差。然後利用這些偏差來計算和製作一個補償表格。在某些情況下，可將它稱之為單一線性修正係數的套用表格。其他的人則要求採用增量級節距修正係數。也就是說，在某些特定區域可能會產生誤差，但不會均勻地分布在軸線上。 依靠線性校準可假設惟一可能的誤差為絲槓/滾珠絲槓和熱膨脹誤差。沿著3軸線上的線性校準來保證3D零件的精度是不合適的。很多年以前，德國和國際的標準制訂機構已經意識到了這點，於是就引進了ASMEB5.54和ISO230-6工具機性能測量標準。 圖2工具機設計中存在的固有普通誤差會影響工具機的定位精度 3D校準 由ASMEB5.54和ISO230-6標準產生了兩種不同的3D（容積）校準方法，一種叫“立方體對角線位移測量法”；另一種獨特的方法叫做“順序步驟式對角線測量法”。多年來，由ASMEB5.54和ISO230-6標準確定的立方體對角線測量法為檢測容積誤差提供了一個快速的測量方法，並且獲得了很好的結果。由於其所涉及的測量相對比較簡單，而且測量速度也比較快，因此其成本費用很低，工具機的停產時間也非常少。 立方體對角線位移測量法是採用一種雷射校準系統，對工具機的容積定位精度進行測量。雷射器安裝在工具機的床身之上，其回射器安裝在工具機的主軸上，用於反射雷射的光束，這一光束按照工具機的對角線對準調節。 當雷射器的光束沿著立方體對角線方向發射時，回射器開始沿著立方體對角線，並按照操作員規定