有關(guān)機床精度方法的應(yīng)用與措施分析

段 瀟，趙普金

中捷機床有限公司裝配工藝室，遼寧沈陽 110142

數(shù)控機床的加工以及定位的精度至關(guān)重要，而這往往要決定于檢測設(shè)備的精度[1]。通過檢測設(shè)備可以對位移量進行檢測，并把相應(yīng)的信息與實踐中的具體位置進行比對，通過差值對發(fā)動機進行操控。檢測設(shè)備有脈沖編碼器檢測裝置及旋轉(zhuǎn)變壓器等其它檢測裝置。此外，本文也對精度的影響因素伺服進給系統(tǒng)、熱誤差、生產(chǎn)現(xiàn)場以及導(dǎo)軌幾何精度進行了闡述。

1 機床精度的定義

幾何精度、切削精度以及定位精度共同組成了機床的精度。幾何精度主要是體現(xiàn)如作臺面的平面度、平尺、作臺面平面度等主要機器零件的幾何誤差。定位精度主要表示通過總系統(tǒng)操控，機床的主要的運行的零件可以做到的距離的具體的精度，它與前者共同對切削精度的結(jié)果起到至關(guān)重要的作用，而且對孔隙加工時產(chǎn)生的誤差有尤為重要的作用。在對前兩者進行合理的檢查的基礎(chǔ)上，要對單項加工精度檢查等進行切削精度的要求[2]。

2 精度檢測裝置

2.1 脈沖編碼器檢測裝置

作為旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器, 脈沖編碼器可以將機械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為電脈沖的形式?？梢哉f在數(shù)控機床方面廣為應(yīng)用[3]。它能夠兼顧測量角位移以及光電脈沖的頻率。通常將其劃分為光電式脈沖編碼器以及接觸式和電磁感應(yīng)式。

其中，光電式脈沖編碼器擁有較高的精度和可靠性，兼顧角度以及速度的檢測，目前應(yīng)用較廣。它又分為增量式和絕對式兩種。前者主要包括光源、透光狹縫、A/D轉(zhuǎn)換線路以及碼盤基片等元件構(gòu)成；后者作為測量元件可以進行直接的編碼，并且利用編碼盤上的圖案進行對誤差的認(rèn)定。

如果將增量制碼以及絕對制碼同時放于一碼盤，就構(gòu)成了混合式絕對值編碼器。其中，最外面是密度較高的條紋，中間有二進制的循環(huán)碼組成，最里面是發(fā)一轉(zhuǎn)信號的窄縫條，通過這樣的構(gòu)制合理的操控交流伺服電機的磁場方位。

2.2 其它檢測裝置

主要包括旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器以及旋轉(zhuǎn)變壓器。前者主要通過把機械轉(zhuǎn)角高效、靈敏地轉(zhuǎn)換為函數(shù)信息，進而起到微電動機的操控的作用；后兩者都是通過電磁式的檢測方式完成感應(yīng)和變換電壓的工作（4）。

3 精密數(shù)控系統(tǒng)整體設(shè)計

對于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制定可以說是整個數(shù)控結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵步驟，它對于數(shù)控體系的功能起到相當(dāng)重要的作用。當(dāng)前形勢下，全軟件式CNC是建立在PC基礎(chǔ)上的發(fā)展形勢（5）。該方式能充分運用多種高級語言及開發(fā)的用具對數(shù)控信息的各個模塊進行編制。開放性的PC總線擁有者一致的配套硬件體系，具有可持續(xù)發(fā)展的特色。我們能夠利用核心計算來對相應(yīng)的模塊進行處理，同時進行人機接口的研發(fā)，采用多對話框的方式達到與實際操作者的聯(lián)系。模塊間的聯(lián)系運用函數(shù)的方法來實現(xiàn)。如此一來。系統(tǒng)就可以在獲得指示后進行零件的仿真處理，然后再與軌跡仿真進行比照。

4 影響數(shù)控機床定位精度的因素

4.1 伺服進給系統(tǒng)誤差的影響

4.1.1 反向間隙誤差與絲杠螺距誤差

當(dāng)今的機床多以伺服電機直接驅(qū)動滾珠絲杠的方式對方位實施操控，所以它所引起的傳動誤差就對機床的定位精度產(chǎn)生的極為重要的影響[6]。但是大部分均應(yīng)用半閉環(huán)控制伺服進給系統(tǒng),那么如摩擦阻尼等因素就隸屬于系統(tǒng)之外。所以，針對相同房型的每個定位點而言，就可以排除間隙誤差的情況而恰當(dāng)?shù)膶z杠本身制造精度造成的螺距不等做出反應(yīng)；方向不同時，產(chǎn)生空運轉(zhuǎn)，這種絲杠與絲杠副之間軸承與軸承座之間產(chǎn)生的空隙即反向間隙誤差。傳動、運動零件在外力附加下會出現(xiàn)某種程度的彈性變形，形成誤差，零件所受外力不均對彈性間隙造成了很大影響，進而是儀器的精度受到了不良影響。

4.1.2 全閉環(huán)進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)誤差

嚴(yán)格意義上，該系統(tǒng)是不會出現(xiàn)反向間隙誤差以及螺距誤差的情況的。但是在實踐中，這樣的誤差經(jīng)過轉(zhuǎn)換，還是會出現(xiàn)的。主要是滾珠絲制作產(chǎn)生的誤差以及加工元件的大小不一引起的損耗造成的。進而導(dǎo)致機床檢測的時間過多而引起誤差加大，造成定位精度收到不良的影響。

4.2 生產(chǎn)現(xiàn)場的影響分析

1）電磁波干擾。數(shù)控機床在具體的工作中會接收到周圍的電火花、震蕩電路等產(chǎn)生的電磁波，引起整體系統(tǒng)以及機身的機能障礙；

2）電壓波動的干擾。在數(shù)控機床的工作過程中，倘若出現(xiàn)電壓的過高或過低的情況，便能夠出現(xiàn)電源板里的電壓警示，進而出現(xiàn)電壓的暫停供應(yīng)；

3）大電感的干擾。電感器為了將存儲的磁能排出，就會在切斷電力的情況下產(chǎn)生高頻的脈沖，速度非常快，超出了監(jiān)控設(shè)備的反應(yīng)，往往對系統(tǒng)的信息造成較大的影響。

4.3 熱誤差對定位精度的影響

有研究顯示，理論上熱誤差對數(shù)控機床的影響可以達到40%～70%。但是在實際的工作中，由于給予相應(yīng)的溫度補償方法，該誤差對于系統(tǒng)的影響海華絲很小的。

4.4 導(dǎo)軌精度對機床精度的影響

在實際的工作中，床身導(dǎo)軌必須要保持刀具操作的直線性精度，保證刀具平穩(wěn)直線運行，也要確保與之有關(guān)的各項操作能維持操作的相對方位的準(zhǔn)確度。

5 結(jié)論

總之，數(shù)控機床的精度的控制往往取決于檢測設(shè)備的精度，只有充分明確數(shù)控機床的檢測設(shè)備的工作機理，了解其特點和功用，才能確保數(shù)控機床的加工精度。同時，本文精密數(shù)控系統(tǒng)整體進行了設(shè)計以及對精度產(chǎn)生影響的四個方面進行了闡述，望能為數(shù)控機床的應(yīng)用提供參考。

[1]劉祖其主編.機床電氣控制與PLC[M].北京：高等教育出版社，2009，3.

[2]張永飛主編.數(shù)控機床電氣控制[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2006，8.

[3]朱樹紅.數(shù)控機床精度分析與研究[J].機械研究與應(yīng)用，2008，21(1)：34-35.

[4]王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控原理與數(shù)控系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002.

[5]盛伯浩.我國數(shù)控機床現(xiàn)狀與發(fā)展策略[J].制造技術(shù)與機床，2006，12：19-21.

[6]池海寧.數(shù)控機床熱變形產(chǎn)生的原因及控制措施[J].機械工程與自動化，2006，4：129-133.