數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)與補(bǔ)償

學(xué)習(xí)單元7

數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)與補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床精度的概念測(cè)量?jī)x器儀表用步距規(guī)作精度檢驗(yàn)與螺距補(bǔ)償?shù)姆椒ǘㄎ痪鹊拇_定學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行定位精度檢驗(yàn)和螺距補(bǔ)償考核一臺(tái)數(shù)控機(jī)床等級(jí)的精度組成一般來(lái)講分為三類：1、幾何精度指影響機(jī)床加工精度的組成零部件的精度，包括本身的尺寸、形狀精度及部件裝配后的位置及相互間的運(yùn)動(dòng)精度，如平面度、重回度、相交度、平行度、直線度、垂直度等。2、位置精度簡(jiǎn)單的講，位置精度就是指機(jī)床刀具趨近目標(biāo)位置的能力。它是通過(guò)對(duì)測(cè)量值進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析處理后得出來(lái)的結(jié)果。一般由定位精度、重復(fù)定位精度及反向間隙三部分組成。3、工作精度通過(guò)用機(jī)床加工規(guī)定的試件，對(duì)加工后的試件進(jìn)行精度測(cè)量，評(píng)價(jià)是否符合規(guī)定的設(shè)計(jì)要求。1、數(shù)控機(jī)床精度的概念定位精度：

定位精度是指實(shí)際位置與指令位置的一致程度,其不一致量即為定位誤差其誤差稱為定位誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)等的誤差，還包括移動(dòng)部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。它將直接影響零件加工的精度。重復(fù)定位精度：

它是指在數(shù)控機(jī)床上，反復(fù)運(yùn)行同一程序代碼，所得到的位置精度的一致程度。重復(fù)定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進(jìn)給傳動(dòng)環(huán)節(jié)的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復(fù)定位精度是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是一項(xiàng)非常重要的精度指標(biāo)

1、數(shù)控機(jī)床精度的概念反向間隙：

在進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)都存在一定的間隙，這個(gè)間隙稱為反向間隙，它會(huì)造成工作臺(tái)定位誤差，間隙太大還會(huì)造成系統(tǒng)振蕩。1、數(shù)控機(jī)床精度的概念2、測(cè)量?jī)x器儀表2.1百分表

用于測(cè)量精度要求不高的場(chǎng)合，用于測(cè)量反向間隙。2.2激光干涉儀

激光干涉儀量程大（幾十米），測(cè)量精度高（0.01微米級(jí)）可以用于反向間隙和螺距誤差。新型的激光干涉儀還具有測(cè)量機(jī)床幾何誤差、補(bǔ)償數(shù)據(jù)自動(dòng)生成和輸入的功能。2.2激光干涉儀2、測(cè)量?jī)x器儀表2.2激光干涉儀2、測(cè)量?jī)x器儀表2.2激光干涉儀2、測(cè)量?jī)x器儀表激光干涉儀功能直線定位精度、重復(fù)定位精度測(cè)量螺距誤差測(cè)試、補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)測(cè)試角度測(cè)量直線度測(cè)量垂直度測(cè)量2、測(cè)量?jī)x器儀表2.3球桿儀2、測(cè)量?jī)x器儀表2.3球桿儀2、測(cè)量?jī)x器儀表2.3球桿儀測(cè)試系統(tǒng)2、測(cè)量?jī)x器儀表球桿儀功能

循圓測(cè)試提供快速且有效的方法來(lái)進(jìn)行工具機(jī)循跡精度的量測(cè)。循圓測(cè)試能顯示在循圓路徑兩軸同動(dòng)的情形。當(dāng)機(jī)器多軸沿著循圓軌跡移動(dòng)時(shí)，任一軸會(huì)以正弦波形的加速度、速度及位置變化運(yùn)行。量測(cè)循圓路徑資料將可顯示機(jī)器移動(dòng)路徑與理想圓路徑的偏離量，繪制出的外型將可用來(lái)診斷與伺服不匹配、背隙、反向凸波、直角度誤差、周期性誤差、黏滯度、機(jī)器振動(dòng)的關(guān)聯(lián)性。2、測(cè)量?jī)x器儀表2.3球桿儀測(cè)試圖片2、測(cè)量?jī)x器儀表2.3球桿儀測(cè)試圖片2、測(cè)量?jī)x器儀表2.4步距規(guī)功能：確定定位精度和重復(fù)定位精度，進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償和螺距補(bǔ)償2、測(cè)量?jī)x器儀表

用步距規(guī)測(cè)量定位精度因其操作簡(jiǎn)單而在批量生產(chǎn)中被廣泛采用

3.1測(cè)量方法

步距規(guī)結(jié)構(gòu)如圖1所示：尺寸P1、P2、….Pi按100mm間距設(shè)計(jì)，加工后測(cè)量出P1、P2、….Pi的實(shí)際尺寸作為定位精度檢測(cè)時(shí)的目標(biāo)位置坐標(biāo)（測(cè)量基準(zhǔn)）。測(cè)量時(shí)，將步距規(guī)置于工作臺(tái)上，并將步距規(guī)軸線與Z軸軸線校平行，令Z軸回零；將杠桿千分表固定在主軸箱上（不移動(dòng)），表頭接觸在P0點(diǎn)，表針置零；用程序控制工作臺(tái)按標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)圖（圖2）移動(dòng)，移動(dòng)距離依次為P1、P2、….Pi，表頭則依次接觸到P1、P2、….Pi點(diǎn)，表盤在各點(diǎn)的讀數(shù)則為該位置的單向位置偏差，按標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)圖測(cè)量5次，將各點(diǎn)讀數(shù)（單向位置偏差）記錄在記錄表中，按“GB/T12421.2—99標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可確定該坐標(biāo)的定位精度和重復(fù)定位精度。3、用步距規(guī)作精度檢驗(yàn)與螺距補(bǔ)償?shù)姆椒≒010φ50φ80PiP2P1圖1步距規(guī)結(jié)構(gòu)圖位置i（m=5）i0123…m=5循環(huán)jj=1,2,..n圖2標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)循環(huán)圖3、用步距規(guī)作精度檢驗(yàn)與螺距補(bǔ)償?shù)姆椒?.3螺距補(bǔ)償咱原理數(shù)控機(jī)床稅軟件補(bǔ)償瘦的基本原鑰理是在機(jī)異床的機(jī)床楊坐標(biāo)系中邀，在無(wú)補(bǔ)生償?shù)臈l件設(shè)下，在軸戀線測(cè)量行待程內(nèi)將測(cè)扔量行程等黎分為若干佛段，測(cè)量荷出各目標(biāo)五位置Pi的平均位隔置偏差把平均惜位置偏粥差反向猾疊加到極數(shù)控系偶統(tǒng)的插蠢補(bǔ)指令竭上，如怖下圖所旦示，指娘令要求諸沿Z軸運(yùn)動(dòng)?jì)傻侥繕?biāo)規(guī)位置Pi，目標(biāo)聯(lián)實(shí)際位尋置為Pij,該點(diǎn)的房誠(chéng)平均位喚置偏差沾為將該值堪輸入系惑統(tǒng)，則哥系統(tǒng)CNC在計(jì)算時(shí)岸自動(dòng)將目誘標(biāo)位置Pi的平均負(fù)位置偏惑差疊加睜到插補(bǔ)恨指令上海，實(shí)際絲式運(yùn)動(dòng)位攝置為，使誤差部爐分抵消，各實(shí)現(xiàn)誤差革的補(bǔ)償。螺距誤差鈴可進(jìn)行單冶向和雙向以補(bǔ)償。3、用都步距規(guī)窩作精度瞞檢驗(yàn)與筆螺距補(bǔ)愿償?shù)姆胶惴?.4反向間洲隙補(bǔ)償損原理反向間隙板補(bǔ)償又稱團(tuán)為齒隙補(bǔ)葵償。機(jī)械史傳動(dòng)鏈在杰改變轉(zhuǎn)向緣瑞時(shí)，由于陰反向間隙菠的存在，姻會(huì)引起伺控服電機(jī)的添空轉(zhuǎn)，而第無(wú)工作臺(tái)捕的實(shí)際運(yùn)娛動(dòng)，又稱帝失動(dòng)。反序向間隙補(bǔ)盡償原理是恰在無(wú)補(bǔ)償喝的條件下碧，在軸線帝測(cè)量行程疲內(nèi)將測(cè)量丟行程等分釣為若干段贊，測(cè)量出頁(yè)各目標(biāo)位羅置Pi的平均反唯向差值，缺作為機(jī)床昆的補(bǔ)償參域數(shù)輸入系冊(cè)統(tǒng)。CNC系統(tǒng)在原控制坐早標(biāo)軸反戀向運(yùn)動(dòng)笛時(shí)，自坦動(dòng)先讓扶該坐標(biāo)腰反向運(yùn)內(nèi)動(dòng)值，蜂然后按堤指令進(jìn)逮行運(yùn)動(dòng)么。3、用步丹距規(guī)作精腫度檢驗(yàn)與泡螺距補(bǔ)償繼的方法3.5用步距規(guī)裕檢測(cè)機(jī)床孝精度及進(jìn)蠟行補(bǔ)償?shù)脑俨僮鞑襟E以華中數(shù)伯控系統(tǒng)車雅床的Z軸定位捕精度測(cè)場(chǎng)量和補(bǔ)賀償為例竊，具體撒操作步量驟如下腐：（1）進(jìn)入港系統(tǒng)，靠將軸補(bǔ)技償參數(shù)往全部清流零；（2）將頂構(gòu)尖錐面嚷擦拭干細(xì)凈，分功別裝入巖主軸錐馬孔以及朗尾座錐債孔內(nèi)，縣并鎖緊鹿；（3）Z軸回零誕，尾座盾放在離物溜板箱30MM間隙處，吧鎖緊尾座佛，Z軸不能移縫動(dòng)；（4）擦拭答干凈步境距規(guī)兩坊端頂尖酬孔，嵌遲入兩端逮頂尖之?dāng)_間，轉(zhuǎn)鍬動(dòng)尾座吵套筒，帳上緊步頭距規(guī)，捎并鎖緊昂尾座套盤筒；（5）將杠天桿千分繳表固定贊在刀架徒上，調(diào)乖整杠桿脫千分表午的位置窯，使之聲與步距蹲規(guī)之間漿進(jìn)出自芒由；3、用步蒙距規(guī)作精僚度檢驗(yàn)與仁螺距補(bǔ)償快的方法（6）根據(jù)步忠距規(guī)的實(shí)役際間距數(shù)介值，編寫(xiě)它合理的數(shù)帳控加工程縫序；（7）調(diào)整楊杠桿千鋤分表的班表頭對(duì)催零，自今動(dòng)運(yùn)行磁程序，席使Z軸的正熊反向都譯移動(dòng)相中同的數(shù)加值，在鑄換向時(shí)冬注意消擺除反向母間隙；（8）測(cè)量5個(gè)循環(huán)巧，并將緒讀數(shù)記組錄到“川實(shí)驗(yàn)記狹錄表”邊中。停船止運(yùn)行始，將表掌頭移開(kāi)課測(cè)量面否。（9）按”趨定位精劇度和重鏟復(fù)定位閱精度的笛確定GB/T朝1742值1.2—鎮(zhèn)99標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)掌數(shù)據(jù)進(jìn)行螺處理，先存計(jì)算出“他平均位置抄偏差”、銷“反向贊差值Bi租”和“平啊均反向堤值Bi”；3、用步毯距規(guī)作精避度檢驗(yàn)與漸螺距補(bǔ)償?shù)实姆椒ǎ?0）誤差還補(bǔ)償反向間紡隙補(bǔ)償肥：將記錄表薄中計(jì)算所鋤得的軸線壤平均反向駐差值寫(xiě)入棄系統(tǒng)Z軸補(bǔ)償護(hù)參數(shù)表雀的“反訪向間隙銷（內(nèi)部挨脈沖當(dāng)厘量）”授后的數(shù)謊據(jù)欄；關(guān)一般做墨單向螺治距補(bǔ)償役，如果盜做雙向亦螺距補(bǔ)吐償，該躲欄目填堅(jiān)寫(xiě)0，因?yàn)殡p噸向螺距補(bǔ)膠償已經(jīng)包這含了反向繁間隙。3、用偽步距規(guī)嶺作精度市檢驗(yàn)與歸螺距補(bǔ)撿償?shù)姆娇娣▎蜗蚵菥鄷?huì)補(bǔ)償：將“螺徒距補(bǔ)償色類型”貿(mào)設(shè)為“1”，“補(bǔ)睜償點(diǎn)數(shù)墾”設(shè)為蠢“6”，“補(bǔ)償配間隔”鴉根據(jù)步距鍬規(guī)的實(shí)際鬼間隔設(shè)置寧，“參考饅點(diǎn)偏差號(hào)沒(méi)”為“5”；將“記溝錄表”果中“平修均位置選偏差埋”的值膊填入“Z軸補(bǔ)償垃參數(shù)表腳”的“饞偏差值[]”內(nèi)；即尊：將劍值填由入“偏差賺值（內(nèi)部粥脈沖當(dāng)量材）[5蒙]”將梢值填入躁“偏差替值（內(nèi)祖部脈沖巷當(dāng)量）[4常]”將距值填入道“偏差勿值（內(nèi)志部脈沖糾當(dāng)量）[3拋]”將疤值填入好“偏差剪值（內(nèi)邪部脈沖膀當(dāng)量）[2慮]”將葬值填柱入“偏差溜值（內(nèi)部脫脈沖當(dāng)量偏）[1盲]”將鏟值填入烏“偏差劃值（內(nèi)握部脈沖清當(dāng)量）[0曾]”斷電保肚存參數(shù)兄；3、用步酷距規(guī)作精稿度檢驗(yàn)與所螺距補(bǔ)償然的方法（11）單向宇補(bǔ)償后罪，按前尊面所述凍實(shí)驗(yàn)步艘驟再次欲進(jìn)行定臂位精度別的測(cè)量競(jìng)并進(jìn)行爛數(shù)據(jù)處炎理。這計(jì)算出Z軸線單向頓補(bǔ)償后的閉定位精度膛和重復(fù)定糖位精度。跟在實(shí)驗(yàn)過(guò)瘦程中，杠卷?xiàng)U千分表蜘的讀數(shù)是米否接近于擱零，如果炭接近，表馬明螺距誤宜差補(bǔ)償和搏反向間隙騎補(bǔ)償正確亂。（12）填寫(xiě)頁(yè)檢驗(yàn)報(bào)若告按指導(dǎo)書(shū)演和檢驗(yàn)報(bào)緩告要求對(duì)靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行處理鑄并填寫(xiě)檢繩驗(yàn)報(bào)告。3、用步尖距規(guī)作精故度檢驗(yàn)與陰螺距補(bǔ)償醬的方法①GB/T靠1742律1.2-首99國(guó)家標(biāo)散準(zhǔn)評(píng)定預(yù)方法目標(biāo)位永置Pi：運(yùn)動(dòng)部槐件編程要跡達(dá)到的位品置。下標(biāo)i表示沿軸之線選擇的級(jí)目標(biāo)位置可中的特定囑位置。實(shí)際位置Pij（i=0~刃m，j=1賀~n）：運(yùn)動(dòng)慨部件第j次向第i個(gè)目標(biāo)遞位置趨皇近時(shí)的飄實(shí)際測(cè)妙得的到宵達(dá)位置驢。位置偏差Xij：運(yùn)動(dòng)部地件到達(dá)的襪實(shí)際位置趴減去目標(biāo)慮位置之差憶，Xij=Pij—Pi。4、定位精度落和重復(fù)定健位精度的仗確定·單向趨括近：運(yùn)院動(dòng)部件船以相同侵的方向然沿軸線弱（指直乳線運(yùn)動(dòng)綱）或繞槍軸線（筍指旋轉(zhuǎn)陵運(yùn)動(dòng)）奶趨近某偷目標(biāo)位謝置的一探系列測(cè)餓量。符謀號(hào)↑表果示從正色向趨近架所得參嬌數(shù)，符禽號(hào)↓表行示從負(fù)繳向趨近爭(zhēng)所得參親數(shù)，如Xij↑或Xij↓?！るp向趨近鞋：運(yùn)動(dòng)歡部件從二牌個(gè)方向沿售軸線或繞康軸線趨近賴某目標(biāo)位逐置的一系賓列測(cè)量?！つ骋晃恢煤膯蜗蚱接芫恢闷卟睢蛑哼\(yùn)翅動(dòng)部件由n次單向趨勇近某一位午置Pi所得的淹位置偏且差的算儉術(shù)平均于值?！?或碎↓=4、定位精度泥和重復(fù)定挖位精度的堂確定·某一位置退的雙向平總均位置偏籃差宰：贊運(yùn)動(dòng)部件萄從二個(gè)方冊(cè)向趨近某絕一位置Pi所得的岡單向平喘均位置灣偏差毅↑皂和↓的算術(shù)揮平均值。=（鏈↑+插↓）/2·某一位置繡的反向差汗值Bi：運(yùn)動(dòng)部膀件從二個(gè)冒方向趨近句某位置時(shí)兩套單向平均咱位置偏差臘之差。Bi=床↑—托↓4、定位精度偷和重復(fù)定均位精度的噸確定·軸線反向召差值B和軸線蕩平均反梯向差值祖：運(yùn)動(dòng)虹部件沿琴軸線或取繞軸線號(hào)的各目貌標(biāo)位置劇的反向須差值的王絕對(duì)值落│Bi│中的最大鎖值即為軸靜線反向差唯值B。沿軸線慚或繞軸線篩的各目標(biāo)輔位置的反哲向差值的Bi的算術(shù)豎平均值感即為軸按線平均齒反向差敏值B=m余ax.頌[│臉Bi│]·在某一及位置的筑單向定文位標(biāo)準(zhǔn)沈不確定尸度的估星算值Si↑或Si↓：=4、定位精抖度和重并復(fù)定位孟精度的鐘確定通過(guò)對(duì)某膏一位置Pi的n次單向趨崖近所獲得歡的位置偏啦差標(biāo)準(zhǔn)不噸確定度的歪估算值。廣即Si↑=Si↓=·在某一御位置的邊單向重滲復(fù)定位潮精度Ri↑或Ri↓及雙向重些復(fù)定位精殲度RiRi↑=4涼Si↑和Ri↓=4甲Si↓Ri=max稀.[2耐Si↑+切2Si↓+│宰Bi│；Ri↑；Ri↓]4、定位精磁度和重隊(duì)復(fù)定位護(hù)精度的列確定·軸線雙向穩(wěn)重復(fù)定位縫精度R，則有R=m榴ax.轉(zhuǎn)[Ri]·軸線雙向妻定位精度A：比由雙向控定位系近統(tǒng)偏差統(tǒng)和雙向沫定位標(biāo)猜準(zhǔn)不確降定度估許算值的2倍的組合復(fù)來(lái)確定的年范圍。驕即A=m劣ax(I↑+2戴Si↑；I↓+2裕Si↓)－min唯(I↑-2Si↑；I↓-2污Si↓)4、定位精度慢和重復(fù)定況位精度的齒確定②定位耐精度和鄙重復(fù)定列位精度凝的確定JISB勸6330矩-198白0標(biāo)準(zhǔn)（倡日本）·定位精度A：在測(cè)置量行程民范圍內(nèi)耗（運(yùn)動(dòng)露軸）測(cè)2點(diǎn)，一橡次往返巡壽目標(biāo)點(diǎn)癥檢測(cè)（特雙向）芒。測(cè)試祝后，計(jì)丹算出每景一點(diǎn)的殿目標(biāo)值淡與實(shí)測(cè)輕值之差底，取最別大位置瞇偏差與逝最小位曉置偏差里之差除址以2，加正負(fù)價(jià)號(hào)（±）作為該棄軸的定位特精度。即裂：A=±賄1/2｛Max.毫[（Max.紙Xj↑-Mi智n.Xj↑），（Max.震Xj↓-Mi煌n.Xj↓）]｝·重復(fù)定缺位精度R：在測(cè)秒量行程揭范圍內(nèi)