新如何提高數(shù)控機床的精度

1、如何提高數(shù)控機床的精度隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，數(shù)控機床作為新一代工作母機，在機械制造中已獲取廣泛的應(yīng)用,精美加工技術(shù)的迅速發(fā)展和部件加工精度的不斷提高,對數(shù)控機床的精度也提出了更高的要求。盡管用戶在選購數(shù)控機床時，都十分看重機床的地址精度，特別是各軸的定位精度和重復(fù)定位精度。但是這些使用中的數(shù)控機床精度終究如何呢?大量統(tǒng)計資料表示:65.7%以上的新機床,安裝時都不吻合其技術(shù)指標；90%使用中的數(shù)控機床處于失準工作狀態(tài)。因此,對機床工作狀態(tài)進行監(jiān)控和對機床精度進行經(jīng)常的測試是特別必要的,以便實時發(fā)現(xiàn)和解決問題,提高部件加工精度。目前數(shù)控機床地址精度的檢驗平時采用國際標準ISO230-2或國家標

2、準GB10931-89等。同一臺機床，由于采用的標準不相同，所獲取的地址精度也不相同，因此在選擇數(shù)控機床的精度指標時，也要注意它所采用的標準。數(shù)控機床的地址標準平時指各數(shù)控軸的反向誤差和定位精度。對于這二者的測定和補償是提高加工精度的必要路子。一、反向誤差在數(shù)控機床上，由于各坐標軸進給傳動鏈上驅(qū)動部件(如伺服電動機、伺服液壓馬達和步進電動機等)的反向死區(qū)、各機械運動傳動副的反向縫隙等誤差的存在，造成各坐標軸在由正向運動轉(zhuǎn)為反向運動時形成反向誤差，平時也稱反向縫隙或失動量。對于采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機床,反向誤差的存在就會影響到機床的定位精度和重復(fù)定位精度,從而影響產(chǎn)品的加工精度。如在G01切

3、削運動時,反向誤差會影響插補運動的精度,若誤差過大就會造成“圓不夠圓，方不夠方”的狀況；而在G00迅速定位運動中，反向誤差影響機床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時各孔間的地址精度降低。同時，隨著設(shè)備投入運行時間的增加,反向誤差還會隨因磨損造成運動副縫隙的逐漸增大而增加,因此需要如期對機床各坐標軸的反向誤差進行測定和補償。（1）反向誤差的測定反向誤差的測定方法：在所測量坐標軸的行程內(nèi),起初向正向或反向搬動一個距離并以此停止地址為基準,再在同一方向恩賜必然搬動指令值，使之搬動一段距離,爾后再往相反方向搬動相同的距離,測量停止位置與基準地址之差，如圖1所示。在湊近行程的中點及兩端的三個地址分別進

4、行多次測定(一般為七次),求出各個地址上的平均值,以所得平均值中的最大值為反向誤差測量值。在測量時必然要先搬動一段距離,如圖2中AB段,否則不能夠獲取正確的反向誤差值。測量直線運動軸的反向誤差時，測量工具平時采有千分表或百分表，若條件贊同,可使用雙頻激光干涉儀進行測量。當(dāng)采用千分表或百分表進行測量時，需要注意的是表座和表桿不要伸出過高過長，由于測量時由于懸臂較長，表座易受力搬動，造成計數(shù)嚴禁，補償值也就不真實了。若采用編程法實現(xiàn)測量，則能使測量過程變得更便利更精確。比方，在三坐標立式機床上測量X軸的反向誤差，可先將表壓住主軸的圓柱表面，爾后運行以下程序進行測量：N10G91G01X50F100

5、0；工作臺右移N20X50；工作臺左移，除掉傳動縫隙(圖2的AB段)N30G04X5；暫停以便觀察N40Z50；Z軸抬高讓開N50X-50：工作臺左移(圖2的BC段)N60X50：工作臺右移復(fù)位(圖2的CDE段)N70Z-50：Z軸復(fù)位N80G04X5：暫停以便觀察N90M99；需要注意的是，在工作臺不相同的運行速度下所測出的結(jié)果會有所不相同。一般狀況下，低速的測出值要比高速的大,特別是在機床軸負荷和運動阻力較大時。低速運動時工作臺運動速度較低，不易發(fā)生過沖超程(相對“反向縫隙”)，因此測出值較大；在高速時，由于工作臺速度較高，簡單發(fā)生過沖超程，測得值偏小。輾轉(zhuǎn)運動軸反向誤差量的測量方法與直線

6、軸相同，只是用于檢測的儀器不相同而已。（2）反向誤差的補償國產(chǎn)數(shù)控機床,定位精度有很多0.02mm，但沒有補償功能。對這類機床，在某些場合下，可用編程法實現(xiàn)單向定位，除掉反向縫隙，在機械部分不變的情況下，只要低速單向定位到達插補初步點，爾后再開始插補加工。插補進給中遇反向時,給反向縫隙值再正式插補,即可提高插補加工的精度，基本上能夠保證部件的公差要求。對于其他類其他數(shù)控機床，平時數(shù)控裝置內(nèi)存中設(shè)有若干個地址，專供儲藏各軸的反向縫隙值。當(dāng)機床的某個軸被指令改變運動方向時，數(shù)控裝置會自動讀取該軸的反向縫隙值，對坐標位移指令值進行補償、修正，使機床正確地定位在指令地址上，除掉或減小反向誤差對機床精度

7、的不利影響。一般數(shù)控系統(tǒng)只有單一的反向縫隙補償值可供使用，為了兼顧高、低速的運動精度，除了要在機械上做得更好以外，只能將在迅速運動時測得的反向誤差值作為補償值輸入，因此難以做到平衡、兼顧迅速定位精度和切削時的插補精度。對于FANUC0i、FANUC18i等數(shù)控系統(tǒng)，適用于迅速運動(G00)和低速切削進給運動(G01)的兩種反向縫隙補償可供采用。依照進給方式的不相同，數(shù)控系統(tǒng)自動選擇使用不相同的補償值，完成較高精度的加工。將G01切削進給運動測得的反向縫隙值A(chǔ)輸入?yún)?shù)NO11851(G01的測試速度可依照常用的切削進給速度及機床特點來決定)，將G00測得的反向縫隙值B輸入?yún)?shù)NO11852。需要

8、注意的是，若要數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行分別指定的反向縫隙補償，應(yīng)將參數(shù)號碼1800的第四位(RBK)設(shè)定為1；若RBK設(shè)定為0，則不執(zhí)行分別指定的反向縫隙補償。G02、G03、JOG與G01使用相同的補償值。二、定位精度數(shù)控機床的定位精度是指所測量的機床運動部件在數(shù)控系統(tǒng)控制下運動所能達到的地址精度，是數(shù)控機床有別于一般機床的一項重要精度，它與機床的幾何精度共同對機床切削精度產(chǎn)生重要的影響，特別對孔隙加工中的孔距誤差擁有決定性的影響。一臺數(shù)控機床能夠從它所能達到的定位精度判出它的加工精度，因此對數(shù)控機床的定位精度進行檢測和補償是保證加工質(zhì)量的必要路子。1）定位精度的測定目前多采用雙頻激光干涉儀對機床檢測和

9、辦理分析，利用激光干涉測量原理，以激光實時波長為測量基準，因此提高了測試精度及增強了適用范圍。檢測方法以下：安裝雙頻激光干涉儀；在需要測量的機床坐標軸方向上安裝光學(xué)測量裝置（如圖2）；調(diào)整激禿頭，使測量軸線與機床搬動軸線共線或平行，立刻光路預(yù)調(diào)準直；待激光預(yù)熱后輸入測量參數(shù)；按規(guī)定的測量程序運動機床進行測量；數(shù)據(jù)辦理及結(jié)果輸出。（2）定位精度的補償若測得數(shù)控機床的定位誤差超出誤差贊同范圍，則必定對機床進行誤差補償。常用方法是計算出螺距誤差補償表，手動輸入機床CNC系統(tǒng),從而除掉定位誤差，由于數(shù)控機床三軸或四軸補償點可能有幾百上千點，因此手動補償需要開銷很多時間，并且簡單出錯?，F(xiàn)在經(jīng)過RS232

10、接口將計算機與機床CNC控制器聯(lián)接起來，用VB編寫的自動校準軟件控制激光干涉儀與數(shù)控機床同步工作，實現(xiàn)對數(shù)控機床定位精度的自動檢測及自動螺距誤差補償（如圖3），其補償方法以下：備份CNC控制系統(tǒng)中的已有補償參數(shù)；由計算機產(chǎn)生進行逐點定位精度測量的機床CNC程序,并傳達給CNC系統(tǒng);自動測量各點的定位誤差；依照指定的補償點產(chǎn)生一組新的補償參數(shù),并傳送給CNC系統(tǒng),螺距自動補償完成；重復(fù)進行精度考據(jù)。依照數(shù)控機床各軸的精度狀況,利用螺距誤差自動補償功能和反向縫隙補償功能,合理地選擇分配各軸補償點,使數(shù)控機床達到最正確精度狀態(tài),并大大提高了檢測機床定位精度的效率。定位精度是數(shù)控機床的一個重要指標。盡管在用戶購選時能夠盡量優(yōu)選