利用球杆仪进行机床整体性能优化（上）

齐重数控装备股份有限公司 （黑龙江齐齐哈尔 161005） 安保钢

Renishaw QC10球杆仪是一种主要用于测量数控机床两轴联动精度的专用仪器。该仪器两端装有钢球，一端钢球固定，另一端钢球与一个可伸缩的高精度位移传感器相连。两个钢球两端借三点定位的磁性吸座进行定位，一端吸附在工作台上，另一端吸附在主轴上。当工作台相对于主轴做圆周插补运动时，形成一个模拟切削的圆弧轨迹，传感器采集两钢球间距离（插补半径）的变换并传递给计算机，经软件诊断分析，得到两轴联动的圆度精度，并分析出各单项误差，如反向间隙、反向跃冲、伺服不匹配、比例不匹配等。

1.球杆仪软件安装

在首次使用球杆仪之前，您应在PC机中安装软件，点击setup图标进行球杆仪软件的安装，如图1所示。

图1

所需计算机的最低配置的信息：500M H z Pentium或更高 ；至少具有空出64MB的硬盘空间；最低256MB内存；彩色显示器，800×600 分辨率×256色或更高 ；至少一个RS232端口（或一个USB端口和一个USB－RS232适配器） ；PC操作系统必须运行在Windows XP或Windows Vista下。

点击setup图标，软件即开始安装PC依次出现图2!图8所示的界面：

2.球杆仪测试准备工作

本文以在XY平面执行球杆仪测试为例说明球杆仪的使用方法，其对YZ、ZX平面同样适用（见图9）。

硬件的正确连接是保证球杆仪测试结果准确的前提，具体操作步骤为：

图2

图3

图4

图6

图7

图8

（1）定位工作 ①将带有磁性环形槽的磁力吸座固定在工作台上。②将磁力中心座固定在刀架上启动机床。③在JOG手动方式下定位磁力中心座，使中心座的钢球中心位于磁力吸座上杯形槽上方（令二者圆心位置重合），与磁力吸座保持大约2mm距离。④将磁力中心座上旋钮松开，使得中心球吸到磁力吸座上杯形槽中。在杯形槽中滑动中心球。目测校准中心座，使其放置在杯形槽的正下方。校准不需要十分精确；允许微小的偏差。⑤用手轻轻锁紧中心座上的旋钮。不要用钳子或其他工具。⑥将现在的机床位置定义为机床坐标轴（X、Y和Z）的原点（零点）。可以通过定义零点偏置来实现（见图10）。注意为了避免损坏中心球或杯形槽，在移动机床前一定要确认机器的移动方向准确无误。

图9 球杆仪硬件联接示意图

（2）安装球杆仪系统 图11所示为第一次使用球杆仪进行测试的硬件组成。

图10

图11

（3）编写零件程序 运行球杆仪测试时，机床先运行两遍G03指令，再运行两遍G02指令，在此期间球杆仪自动采集测试数据并进行诊断分析。

本文给出一个程序实例，可供参考：

注意必须保证测量采集开始时，球杆仪需有1.5mm的触发位移，才能够触发数据采集信号。而球杆仪的长度为150mm，因而需将球杆仪初始定位在151.5mm处。 （待续）