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英国LK全自动三坐标测量机的历史由来

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英国LK全自动三坐标测量机的历史由来

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新闻资讯
作者:
三坐标测量机厂家
来源:
2020/08/14 10:03
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1959年,世界上第一台三坐标测量机诞生于英国。
1963年 ,总部设在英国德比郡的 lk有限公司(lklimited)开始制造三坐标测量机,她是全世界第二家测量机专业制造商,是现存历史最悠久的三坐标测量机品牌,也是现代测量机的奠基人。

LK三坐标测量机
专业制造:
具有精密制造或计量经验等,并不代表具有测量机的制造经验。lk自成立起40多年的时间里,产品仅有一种,即三坐标测量机。他的专业经验不是泛泛的精密计量或精密制造,而是完全三坐标测量机的专业经验。
现代三坐标测量机技术的奠基人:
三坐标测量机脱胎于金属加工设备,因此早期的测量机与金属加工设备区别不大 ,直到1971年,lk制造出全球第一台cnc测量机。在这台测量机上, lk首先采用了全花岗岩材料和当时非常先进的ibm工业控制系统(下图)。用石头造机器,在当时不可思议。lk在全球首家采用的许多技术,都被同行业模仿或采用,有些一直沿用到现代测量机。例如:花岗岩材料、工业陶瓷材料、碳纤维复合材料、气浮导轨、电测头、pc控制系统、dims程序内核软件等。
1. lk测量机横梁(y轴)及测臂(z轴)均采用低膨胀系数的工业陶瓷,陶瓷材料热膨胀系数为6μm/℃/m;x导轨和基座采用法国阿尔卑斯花岗岩,含水率低、硬度高,热膨胀系数也接近为6μm/℃/m;主副立柱采用殷钢材料,热膨胀系数为1.2μm/℃/m。相比较铝合金材料(铝合金材料热膨胀系数为23μm/℃/m),陶瓷材料具有更小的热膨胀系数,因此陶瓷材料测量机具有更好的热稳定性。同时,lk三坐标测量机的三轴材料的热膨胀系数一致,更有利于机器精度的补偿,可以实现在宽温域环境下优良的稳定性。
2. 工业陶瓷具有极高的“刚度质量比”:lk测量机应用的工业陶瓷材料的“刚度质量比”是花岗岩的6倍和铝合金的5倍。使用工业陶瓷材料制造的横梁和测臂做为运动部件,使测量机具备非常好的动态响应性。测量机可以在长期、高速的连续运动中始终保持稳定和高精度,为进行高精度和高速扫描奠定了硬件基础。
3. 加强型中空工业陶瓷材料:lk通过对陶瓷材料的改进以及进一步加强机械本体刚性,使得测量机在数据测量及曲线曲面扫描时表现出出色的精度和稳定性。同时,相比花岗岩材料,具有更好的动态速度和加速度指标。
4. 三维热变形:采用矩形结构横梁和主轴,热应变呈对称分布,并且中空结构使结构件内外温度基本相同,不易产生三维热变形。
5. lk测量机应用的工业陶瓷几乎没有内应力释放问题,使其结构和精度的稳定性非常高(十年精度保证),也易于补偿。而通过挤压成型和切削加工制造的铝合金等金属材料导轨,具有长达数年的内应力释放周期。其基体材料的内应力释放所导致的结构件变形大部分属于非线性变形,无法通过软件进行有效的补偿,设备投入使用后,其精度将会逐年下降,且存在无法校正的风险。
6. lk测量机的x轴导轨与平台一体,采用整体的燕尾形式导轨,增加了“负压”,使桥架机构在高速运行时非常平稳,有效减小阿贝误差,提高精度稳定性。
7. 三轴采用气浮导轨特殊气浮设计:与常规机型的空气轴承相比,lk空气轴承具有更小的间隙(仅约5µm),有效减小了机器运动时的前后摆动误差,使设备成为“准刚性结构”。通过特殊设计的i型工字陶瓷横梁,尽量增加气浮块间距,尽量提高气浮控制刚性,大大提高了机器稳定性和动态响应性。测量机的导轨是保证机器平稳、高精度的关键,目前主要采用气浮导轨和直线滚珠导轨两种形式。气浮导轨利用气浮轴承小孔节流形成的高压,在导轨和气浮轴承间形成具有一定承载能力和刚性的薄膜,气浮导轨具有无摩擦和无磨损的特性,由于匀差效应,运动的局部直线度及角度摆动较小,精度较高的测量机一般都采用气浮导轨。
8. lk测量机各轴均采用“自纠偏滚动副摩擦”驱动系统,避免了常见的皮带和齿轮齿条传动方式所带来的冲击,移动无迟滞,具有平稳和重复性好的特性。
在中低档次测量机中,通常采用有齿传动结构,即采用齿条、齿型带等传动。虽然这种传动方式可以大幅提高“最大加速度”指标,但是安全性降低和传动平稳性降低。例如,采用“有齿传动”结构的测量机,使用tp200(高精度长寿命)测头时很容易误发信号、意外撞机时后果比较严重。

lk采用的“无齿传动”结构,即三轴滚动摩擦副传动,具有以下优点:
安全性:机构自保护性。意外事故发生时,只要瞬间外力大于摩擦力,摩擦副将打滑。这样就在第一时间产生保护,即机构具有自保护性。反之,齿条、齿型带等传动方式传动力很大,不具备机构自保护性,容易在其它保护措施生效之前的瞬间,造成不可恢复的破坏,而通常在这一瞬间撞击破坏性最大。
平稳性:齿条、齿型带等传动方式,因齿的影响易发生微小的震动和/或冲击,导致灵敏度较高的高精度测头误发信号。而滚动摩擦方式传动平稳得多。
自纠偏:传动系统采用“固定+微悬浮”的结构,以保障传动时与导轨平行。
9. lk测量机采用英国renishaw的贴附式光栅尺直接与三轴导轨贴合,其热膨胀特性跟随导轨材料的变化,无需为光栅和机械构架分别提供温度补偿,有效保证测量机的高精度和高重复性。
10.dpectm测头系统动态补偿(独家技术)(dynamicprobe extensioncorrection):是基于lk公司与renishaw公司长达40余年的合作基础上,并且lk参与了renishaw大部分测头的研发过程,建立了包括海量数据的针对renishaw测头+传感器+测针的数据库。
dpectm可提供实时的、至测尖的几何精度补偿和温度补偿。例如:测头系统组合轴向热误差有时远大于设备本身的精度指标,而且具有不确定性。普通的温度补偿只能补偿到测头中心(例如大多数固定式测头),而dpec 可以补偿到测球(尖)中心。
 11.较宽松的温度要求,真正在车间现场实现1.9µm的精度:使用dtectm动态温度补偿系统(dynamic          temperature compensation),每轴2个温度传感器,实时采集温度数据,对设备进行动态补偿。作              为evolution机型的标准配置提供,使得设备对环境温度的适应能力进一步得到增强。dtec是综合技术,包括热    应变对称分布的矩形结构、良好热导性中空设计、低热膨胀系数和三轴热匹配材料、贴附光栅等,首先使设备  具备良好的先天热稳定性。再综合适配温度传感器、dpec、温度基准(thermal datum)等技术,使热补偿剩  余误差(residual error)降到最低。采用dtec技术的设备,最大可在15℃-30℃保证实现精度指标。
12. 设备为英国原装进口设备
13.保证设备几何精度10年稳定质量承诺:在正常使用十年内,如因几何精度原因,设备精度不能恢复到出厂时的验收精度,lk将免费修理或更换相关零部件。
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