对机械加工中提高数控机床的精度探讨与分析.doc

1、对机械加工中提高数控机床的精度探讨与分析摘 要：随着科技的发展现代企业制造设备已经大规模数控化，目前需一大批数控编程、数控设备操作及其维修人员。并且要求编程人员考虑机床的相关精度。本文主要讲了如何提高数控机床的精度方法。 关键词：数控机床；反向偏差；精度 目前数控机床位置精度的检验通常采用国际标准 ISO230-2 或国家标准 B10931-89 等。同一台机床，由于采用的标准不同，所得到的位置精度也不相同，因此在选择数控机床的精度指标时，也要注意它所采用的标准。数控机床的位置标准通常指各数控轴的反向偏差和定位精度。 一、反向偏差 在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部件（如伺服电动机、

2、伺服液压马达和步进电动机等）的反向死区、各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常也称反向间隙或失动量。对于采用半闭环伺服系统的数控机床，反向偏差的存在就会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响产品的加工精度。如在 G01 切削运动时，反向偏差会影响插补运动的精度，若偏差过大就会造成“圆不够圆，方不够方”的情形；而在 G00 快速定位运动中，反向偏差影响机床的定位精度，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低。同时，随着设备投入运行时间的增长，反向偏差还会随因磨损造成运动副间隙的逐渐增大而增加，因此需要定期对机床各坐标轴的反向偏差

3、进行测定和补偿。 1.反向偏差的测定。反向偏差的测定方法：在所测量坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动一个距离并以此停止位置为基准，再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离，然后再往相反方向移动相同的距离，测量停止位置与基准位置之差。在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次测定（一般为七次） ，求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反向偏差测量值。在测量时一定要先移动一段距离，否则不能得到正确的反向偏差值。六剑客职教园（最大的免费职教教学资源网站） 。测量直线运动轴的反向偏差时，测量工具通常采有千分表或百分表，若条件允许，可使用双频激光干涉仪进行测量。当采用千分表或百分表

4、进行测量时，需要注意的是表座和表杆不要伸出过高过长，因为测量时由于悬臂较长，表座易受力移动，造成计数不准，补偿值也就不真实了。若采用编程法实现测量，则能使测量过程变得更便捷更精确。一般情况下，低速的测出值要比高速的大，特别是在机床轴负荷和运动阻力较大时。低速运动时工作台运动速度较低，不易发生过冲超程（相对“反向间隙” ） ，因此测出值较大；在高速时，由于工作台速度较高，容易发生过冲超程，测得值偏小。 2. 反向偏差的补偿。国产数控机床，没有补偿功能，可用编程法实现单向定位，清除反向间隙，在机械部分不变的情况下，只要低速单向定位到达插补起始点，然后再开始插补加工。插补进给中遇反向时，给反向间隙值

5、再正式插补，即可提高插补加工的精度，基本上可以保证零件的公差要求。对于其他数控机床，通常数控装置内存中设有若干个地址，专供存储各轴的反向间隙值。当机床的某个轴被指令改变运动方向时，数控装置会自动读取该轴的反向间隙值，对坐标位移指令值进行补偿、修正，使机床准确地定位在指令位置上，消除或减小反向偏差对机床精度的不利影响。对于 FANUC0i、FANUC18i 等数控系统，有用于快速运动（G00）和低速切削进给运动（G01）的两种反向间隙补偿可供选用。根据进给方式的不同，数控系统自动选择使用不同的补偿值，完成较高精度的加工。将 G01 切削进给运动测得的反向间隙值 A 输入参数NO11851（G01

6、 的测试速度可根据常用的切削进给速度及机床特性来决定） ，将 G00 测得的反向间隙值 B 输入参数 NO11852。需要注意的是，若要数控系统执行分别指定的反向间隙补偿，应将参数号码 1800 的第四位（RBK）设定为 1；若 RBK 设定为 0，则不执行分别指定的反向间隙补偿。G02、G03、JOG 与 G01 使用相同的补偿值。 二、定位精度 数控机床的定位精度是指所测量的机床运动部件在数控系统控制下运动所能达到的位置精度，是数控机床有别于普通机床的一项重要精度，它与机床的几何精度共同对机床切削精度产生重要的影响，尤其对孔隙加工中的孔距误差具有决定性的影响。一台数控机床可以从它所能达到的

7、定位精度判出它的加工精度，所以对数控机床的定位精度进行检测和补偿是保证加工质量的必要途径。 1.定位精度的测定。目前多采用双频激光干涉仪对机床检测和处理分析，利用激光干涉测量原理，检测方法如下： a. 安装双频激光干涉仪； b. 在需要测量的机床坐标轴方向上安装光学测量装置； c. 调整激光头，使测量轴线与机床移动轴线共线或平行，即将光路预调准直； d. 待激光预热后输入测量参数； e. 按规定的测量程序运动机床进行测量； f. 数据处理及结果输出。 2.定位精度的补偿。若测得数控机床的定位误差超出误差允许范围，则必须对机床进行误差补偿。常用方法是计算出螺距误差补偿表，手动输入机床 CNC 系

8、统，从而消除定位误差。 现在通过 RS232 接口将计算机与机床 CNC 控制器联接起来，用 VB 编写的自动校准软件控制激光干涉仪与数控机床同步工作，实现对数控机床定位精度的自动检测及自动螺距误差补偿，其补偿方法如下： g. 备份 CNC 控制系统中的已有补偿参数； h. 由计算机产生进行逐点定位精度测量的机床 CNC 程序，并传送给CNC 系统； i. 自动测量各点的定位误差； j. 根据指定的补偿点产生一组新的补偿参数，并传送给 CNC 系统，螺距自动补偿完成； k. 重复 c 操作进行精度验证。 根据数控机床各轴的精度状况，利用螺距误差自动补偿功能和反向间隙补偿功能，合理地选择分配各轴

9、补偿点，使数控机床达到最佳精度状态，并大大提高了检测机床定位精度的效率。 采用以上方法对机床各坐标轴的反向偏差、定位精度进行准确测量和补偿，可以很好地减小或消除反向偏差对机床精度的不利影响，提高机床的定位精度，使机床处于最佳精度状态，从而保证零件的加工质量。参考文献： 1由丽雯，张锡宽，李苏峰等，建筑施工理论教学与实践结合的教改研究J，辽宁高职学报，2008，10（5）. 2李建峰，张艳，袁卫宁等，土木工程施工综合能力培养体系及教学方法改革与实践J，土木建筑教育改革理论与实践，2010（12）. 3刘志明，高等工程教育培养创新型人才的思考J，中国高教研究，2003（9）. 作者简介：段睿斌（1986.11-） ，男，汉，甘肃静宁， 平凉机电工程学校，本科学历， 研究方向：中等职业学校数控教学。