Comparison of the Renishaw Ball Bar and Samba Method in 3-Axis and 5-Axis Machine Calibration, Including Reversal Error Estimation with the Tango Method

This research work is related to the comparison of the geometric error of the HU40T five-axis machine tool obtained with a Renishaw ball bar with those from the SAMBA/ TANGO method. The twenty-error parameter gathered from the Renishaw ball bar software in the XY, YZ, and ZX plane are backlash error, lateral play, straightness, scaling error, and squareness error in the X, Y, and Z direction. A compound strategy developed for the SAMBA/ TANGO method uses 21-indexations, one scale and four master balls, and one facet. The reversal and backlash error measured by repeatedly probing the facet with different pre-motion in X, Y, and Z-axis. Finally, the result of the present work shows that the error parameter are not always in good agreement between these two methods. The scaling error parameter in the x-direction EXX was in close agreement. Scaling error values found at -4.65 µm and -4.67 µm in Ball bar and SAMBA/TANGO, respectively. The new technique developed for the estimation of reversal error was useful to obtain the six-reversal error. The four-reversal error was in agreement for the Renishaw ball bar and SAMBA/ TANGO method. The overall obtained measured data shows that the comparison of the Renishaw ball bar and SAMBA/TANGO method is possible for the 9-error parameter out of the 20-selected parameter.

Résumé

Cette étude porte sur la comparaison des erreurs géométriques de la fraiseuse 5 axes obtenues par l'analyse d'une barre à billes Renishaw avec celles de la méthode SAMBA/TANGO. Les vingt paramètres de l'erreur recueillis par le logiciel de la barre à billes Renishaw dans les plans XY, YZ, et ZX sont le jeu d'inversion, le jeu latéral, la rectitude, l'erreur d'échelle, et la perpendicularité selon X, Y et Z. Une stratégie composée développée pour la méthode TANGO/SAMBA utilise 21 indexations, une échelle et quatre sphères calibrées, et une face. La face est mesurée plusieurs fois avec différents pré-mouvements selon X, Y et Z pour identifier l'erreur de retournement et l'erreur de jeu d'inversion. Les résultats montrent que les paramètres de l'erreur sont comparables en utilisant les deux méthodes. Le paramètre associé à l'erreur d'échelle EXX montre des valeurs d'erreur cohérentes. L'erreur d'échelle vaut -4.65 µm et -4.67 µm pour la méthode barre à billes et la méthode SAMBA/TANGO respectivement. Cette nouvelle technique qui a été développée pour estimer l'erreur de retournement et aussi utilisée dans ce projet pour déterminer l'erreur de six retournement. L'erreur de quatre retournement était en accord avec la méthode de Renishaw barre à billes et celle de SAMBA/TANGO. Globalement, les données acquises montrent que la comparaison des méthodes BB et SAMBA/TANGO est possible pour 9 des 20 paramètres d'erreur.