CNS 15077-6-2007 Test conditions for machining centers - Part 6 Accuracy of feeds speeds and interpolations《切削中心机之检验条件－第6部：进给、速率与插值之精度》.pdf

1、 1 印月 96 8 月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 25.040.10 B7300-615077-6經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 96 8 月 21 日 月日 (共 9 頁 )切削中心機之檢驗條件第 6 部： 進給、速率與插值之精度 Test conditions for machining centers Part 6：Accuracy of feeds, speeds and interpolations 1. 適用範圍：本標準適用於CNS 14635無負載或精加工情況下工具機之幾何精度之規定，切削中心機之運動檢驗，包括主軸速率、個

2、別NC線性軸之進給，以及兩個或多個NC線性或轉動軸線同時運動時所描述之路徑精度(參考第4節)。 2. 引用標準：下列標準經由本文之引用而構成本標準之規定。在本標準出版時此等版本皆為有效。建議參考本標準時應隨時探討引用下列標準應為最新版本之可能性。 CNS 14635 無負載或精加工情況下工具機運轉之幾何精度 CNS 14637 數值控制工具機圓弧檢驗通則 3. 預備事項 3.1 量測單位 本標準所有之線性尺度、偏差與相對許可差皆以mm表示，角度大小以度表示，角度偏差與相對之許可差則以百分比表示，但在該情況下可採用微弳度(rad)或弧秒(arc-seconds)予以清楚表示。 應隨時記住下列表示

3、式之對等關係： 0.010/1000 = 1010-6= 10 rad2 3.2 CNS 14635之引用 應用本標準時應依CNS 14635之規定，特別是檢驗前機器之安裝、主軸和其他移動組件之暖機、量測方法之敘述及檢驗設備之建議精度。 3.3 檢驗程序 本標準內所規範之檢驗並未規定實際之檢驗順序。為使儀器之安裝或檢驗易於進行，所有檢驗可依任何順序為之。 3.4 檢驗之進行 在檢驗機器時，不需進行本標準內敘述之所有檢驗。例如進行驗收目的之檢驗時，即依使用者與供應商或製造商間之協議而選擇有關組件或欲了解機器性能之相關檢驗。以此等檢驗為樣本，提供精度檢驗之批量大小，皆應在訂購機器時清楚陳述。僅參考

4、本標準為驗收檢驗，未指定所欲進行之檢驗以及相關費用之協議，對簽約之任一方不具約束力。 2 CNS 15077-6, B 7300-6 3.5 量測儀器 在本標準中所敘述之檢驗其所使用之量測儀器僅為範例，可量測同樣數量且具有同等級精度以上之其他儀器皆可採用。但針盤指示錶須具有0.001 mm之解析度。 3.6 圖示 為簡化本標準內僅以圖示表該等型態之機器。 4. 運動檢驗 4.1 速率(K1)與進給率(K2) 此等檢驗是在檢測控制系統內所有電機、電子與運動鏈(kinematic chain)等因素，導致鍵盤指令值與機械組件實際移動值，兩者間之整體精度。 4.2 線性插值(K3) 此項檢驗是檢驗兩

5、線性軸以相同進給率(45角)移動時之配合運動，並檢驗任一軸在低進給率下(小角度)，可能出現粘滑(stick-slip)運動時各軸之情況。 4.3 圓弧插值(K4) 此項檢驗是檢驗在進給率變化下，兩線性軸(一般是X與Y軸)之配合運動，包含某一軸之進給減緩至零且作反向運動之點。 4.4 角度插值(K5) 此項檢驗適用於45對合萬向頭(split universal heads)，以檢驗兩旋轉軸之特定型態插值(interpolation)精度，兩旋轉軸可由旋轉D軸180且旋轉B軸90， 將主軸由垂直位置移到水平位置，且反向亦然，而萬向頭始終保持平行於同一平面。 如萬向頭之結構許可，此項檢驗可延伸兩倍

6、，將主軸在一垂直(或是水平)平面所指示之角度擴至達180。 4.5 五軸之球面插值(K6) 此項檢驗適用於具有兩個旋轉軸之萬向頭，(該兩軸可相互垂直或成45)，用以檢驗由主軸鼻端(nose)與其保持垂直之球形表面上所描繪出之圓弧路徑之精度。 下列所進行之檢驗僅限於上側前方八分之一球面，且一次包含三軸之同時移動。依機器與萬向頭之構造，其可隨意延伸至更長或不同方向之圓弧和不同之八分之一球面。 3 CNS 15077-6, B 7300-6 項目 K1 在每一個速率範圍以最大速率之50%與100%檢驗主軸速率之順時針與逆時針方向旋轉之偏差值。 圖示 許可差 5% 量測偏差值 速率範圍 旋轉方向 指定

7、速率實際速率偏差(%) 逆時針 順時針逆時針 順時針逆時針 順時針量測儀器 旋轉計數器或頻閃觀測儀或其他。 注意事項 讀取瞬間速率時，須擷取5個讀數並計算其平均值。速率應在等速下讀取，避免在起動與停止時加速或減速。超馳控制應設定為100%。 主軸速率偏差值應以下列公式計算之： 100% =指定速指定速實際速偏差 4 CNS 15077-6, B 7300-6 目的 K2 檢驗線性軸線在下列進給率下之進給率精度： (a) 100mm/min； (b) 1000mm/min； (c) 最大進給率； (d) 快速橫移。 圖示 許可差5% 量測偏差值 X軸 Y軸 Z軸 設定之進給率 方向 實際 進給率

8、 偏差 % 實際 進給率偏差 % 實際 進給率 偏差 % 正向 100 mm/min 負向 正向 1000 mm/min 負向 正向 最大進給率mm/min 負向 正向 快速進給 mm/min 負向 量測儀器 雷射干涉儀或是馬錶(stop watch) 注意事項 採用雷射干涉儀時，乃讀取其瞬間速度，應沿行程擷取5個讀數，後計算其平均值。採用馬錶時，量測時間內所移動之量測長度應小於設定行程，以避免兩端之加速或減速度等因素影響。 超馳(override)控制應設定為100% 進給率偏差應以下列公式計算之 偏差% =設定進給實際進給設定進給100 5 CNS 15077-6, B 7300-6 目的

9、 K3 在量測長度介於100 mm至300 mm間，檢驗兩個線性軸之線性插值所描述路徑之精度。臥式(水平)切削中心機 (a)dXdZ=0.05，(b)dXdZ=1，(c)dZdX=0.05，(d)dZdY=1，(e)dXdY=0.05，(f)dXdY=1 立式(垂直)切削中心機 (a)dXdY=0.05，(b)dXdY=1，(c)dYdX=0.05，(d)dYdZ=1，(e)dXdZ=0.05，(f)dXdZ=1 依所用之可程式設備而異，可選用3角度以取tan-10.05( 54152 )之角度。 圖示 水平平面 垂直YZ平面 平行於X軸之垂直平面 許可差 每100 mm長度0.020 mm

10、量測偏差值 長度：mm (a) (b) (c) (d) (e) (f) 量測儀器 直規或正弦規(sine bar)與針盤指示錶或是具有圖表記錄器之電子探針。 注意事項 量測長度應接近平台之中間位置。 在選定角度與行程長度後，主軸或主軸頭部安置並鎖上一個針盤指示錶(1)，應將其安裝於垂直移動方向。 將直規或正弦規(sine bar)面對針盤指示錶安裝並調整其方向。 以250 mm/min之進給率沿著兩個方向之規劃路徑移動兩軸，在量測長度外反轉移動方向，並分別量測每一個方向之最大與最小讀數差異值。 記錄較大之偏差與其方向。 註(1) 建議應使用連接圖表記錄器之電子探針以易於讀取之硬體量測圖影本。

11、6 CNS 15077-6, B 7300-6 目的 K4 依CNS 14637之規定，在下列直徑與兩個指定進給率下，檢驗兩個線性軸(一般是在XY平面上)在360內做圓弧插值所產生之路徑之圓弧偏差G 與圓弧遲滯量H。 (1) 40 mm直徑， (2) 80 mm直徑， (3) 160 mm直徑， (4) 320 mm直徑 (a)100 mm/min (a)140 mm/min (a)200 mm/min (a)280 mm/min (b)250 mm/min (b)350 mm/min (b)500 mm/min (b)700 mm/min 圓弧偏差G應一併檢驗順時針方向與逆時針輪廓運動時之值

12、。 圖示 許可差 (a) GXY=0.03 mm GYX=0.03 mm HXY=0.02 mm (b) GXY=0.05 mm GYX=0.05 mm HXY=0.04 mm 量測偏差值 (a)進給率 標稱路徑之直徑 GXY= 量測儀器之位置 GYX= 圓形之中心點(X/Z/Z) HXY= 工具參考位置之偏位(X/Y/Z) (b)進給率= 工件參考位置之偏位(X/Y/Z) GXY= 資料擷取方法 GYX= 起點 HXY= 量測之點數 資料平整方法 選用之補償 各軸未檢驗之位置 量測儀器 測試心軸、特殊轉動夾具、電子探針、圓形標準件、雙向探針或望遠鏡球棒。 注意事項 直徑與上述值之最大差異可達

13、25，此時進給率必須依據CNS 14637數值控制工具機之圓弧檢驗通則之附錄C調整之。各軸之歸零位置處，測試心軸正位於轉動夾具之旋轉軸上或是雙向探針位於精密工件之中心。 在四個象限之一做插值時，盡可能不要選擇4個反向點之一做為起點，以避免漏掉該機器在此等點處之性能。 使用轉動夾具時，如果在圖表之出現波長360之偏差，夾具位置應做更佳調整或是各軸應重新設定在較佳位置。 7 CNS 15077-6, B 7300-6 目的 K5 依下列公式在兩軸之角度插值所描繪之路徑之四個位置，檢驗主軸與垂直之YZ平面之間之平行度： tanB=DDcos1sin2+(a) B=0 (b) 84455B = (c)

14、 827274B = (d) B=90 D=0 D=90 133137D = D=180 =0 =30 =60 =90 圖示 許可差 由使用者與供應商/製造商協議之 (a) (b) (c) (d) 量測偏差值 (a) (b) (c) (d) 量測儀器 測試心軸與針盤指示錶 注意事項 可能的話，在測量時X軸應鎖住。 在移動開始前，以靠近主軸鼻端及相距300 mm兩位置讀數予以檢驗(a)項，此時應以手動轉動主軸以將偏轉(run-out)之因素降至最少。 在心軸上標示角度位置。 接著開始移動並停在指定位置。 在(b)(c)(d)之任一位置，將先前已標示之心軸同一點靠近主軸鼻端並使之接觸。可能的話鎖住

15、X軸並將針盤指示錶歸零。只移動Y與Z軸，將測試心軸移動到距離主軸鼻端300 mm，並記錄其偏差值。 8 CNS 15077-6, B 7300-6 項目 K6 經由下列七個位置，檢驗五軸(一次三軸)球形插值所描繪之路徑之精度： A C X Y Z (a) 0 0 O O R(b) -90 0 O R O (c) -90 90 -R O O (d) 0 90 O O R(e) 90 90 R O O (f) 90 180 O R O (g) 0 180 O O R圖示 許可差 可由使用者與供應商/製造商協議之。 量測偏差值 量測儀器 標準球體、具有圖表記錄器之電子探針或望遠鏡球棒。 注意事項 使

16、各軸以下列方向移動，而由一起始位置接近位置(a)。 X沿負方向 Y沿正方向 Z沿負方向 將探針歸零後沿著所描述之路徑移動並連續記錄探針信號。 所規劃之半徑R之球形之球心應與精密標準球(master)之球心或是球棒之中心點重合。 量測偏差值是沿著規劃路徑時讀數之最大範圍。 引用標準：CNS 14635 無負載或精加工情況下工具機運轉之幾何精度 CNS 14637 數值控制工具機圓弧檢驗通則 相對應國際標準：ISO 10791-6：1998, Test conditions for machining centers Part 6：Accuracy of feeds, speeds and int

17、erpolations 9 CNS 15077-6, B 7300-6 參考 中英名詞對照表 精度 accuracy鍵盤 key board 進給 feed 線性插值 linear interpolation 速率 speed 粘滑運動 stick-slip motion插值 interpolation圓弧插值 circular interpolation 切削中心機 machining center 角度插值 angular interpolation 主軸速率 spindle speed 對合萬向頭 split universal head 許可差 tolerance 球形插值 spherical interpolation微弳度 microradian