數(shù)控機(jī)床定位精度檢測(cè)的方法整理

邱海峰

（新疆全鑫建設(shè)有限公司烏魯木齊830013）

數(shù)控機(jī)床定位精度檢測(cè)的方法整理

邱海峰

（新疆全鑫建設(shè)有限公司烏魯木齊830013）

各運(yùn)動(dòng)部件在程序指令控制下所能達(dá)到的精度直接反映加工零件所能達(dá)到的精度，所以，定位精度是一項(xiàng)很重要的檢測(cè)內(nèi)容。

定位精度反向誤差分度精度復(fù)歸精度

數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來。

數(shù)控機(jī)床定位精度，是指機(jī)床各坐標(biāo)軸在數(shù)控裝置控制下運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置精度。數(shù)控機(jī)床的定位精度又可以理解為機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度。普通機(jī)床由手動(dòng)進(jìn)給，定位精度主要決定于讀數(shù)誤差，而數(shù)控機(jī)床的移動(dòng)是靠數(shù)字程序指令實(shí)現(xiàn)的，故定位精度決定于數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)誤差。機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)是在數(shù)控裝置的控制下完成的，各運(yùn)動(dòng)部件在程序指令控制下所能達(dá)到的精度直接反映加工零件所能達(dá)到的精度，所以，定位精度是一項(xiàng)很重要的檢測(cè)內(nèi)容。

1 直線運(yùn)動(dòng)定位精度檢測(cè)

直線運(yùn)動(dòng)定位精度一般都在機(jī)床和工作臺(tái)空載條件下進(jìn)行。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的規(guī)定，對(duì)數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)，應(yīng)以激光測(cè)量為準(zhǔn)。在沒有激光干涉儀的情況下，對(duì)于一般用戶來說也可以用標(biāo)準(zhǔn)刻度尺，配以光學(xué)讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行比較測(cè)量。但是，測(cè)量?jī)x器精度必須比被測(cè)的精度高一到兩個(gè)等級(jí)。

為了反映出多次定位中的全部誤差，ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每一個(gè)定位點(diǎn)按五次測(cè)量數(shù)據(jù)算平均值和散差-3散差帶構(gòu)成的定位點(diǎn)散差帶。

2 直線運(yùn)動(dòng)重復(fù)定位精度檢測(cè)

檢測(cè)用的儀器與檢測(cè)定位精度所用的相同。一般檢測(cè)方法是在靠近各坐標(biāo)行程中點(diǎn)及兩端的任意三個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)位置用快速移動(dòng)定位，在相同條件下重復(fù)七次定位，測(cè)出停止位置數(shù)值并求出讀數(shù)最大差值。以三個(gè)位置中最大一個(gè)差值的二分之一，附上正負(fù)符號(hào)，作為該坐標(biāo)的重復(fù)定位精度，它是反映軸運(yùn)動(dòng)精度穩(wěn)定性的最基本指標(biāo)。

3 直線運(yùn)動(dòng)的原點(diǎn)返回精度檢測(cè)

原點(diǎn)返回精度，實(shí)質(zhì)上是該坐標(biāo)軸上一個(gè)特殊點(diǎn)的重復(fù)定位精度，因此它的檢測(cè)方法完全與重復(fù)定位精度相同。

4 直線運(yùn)動(dòng)的反向誤差檢測(cè)

直線運(yùn)動(dòng)的反向誤差，也叫失動(dòng)量，它包括該坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部位的反向死區(qū)，各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙和彈性變形等誤差的綜合反映。誤差越大，則定位精度和重復(fù)定位精度也越低。

反向誤差的檢測(cè)方法是在所測(cè)坐標(biāo)軸的行程內(nèi)，預(yù)先向正向或反向移動(dòng)一個(gè)距離并以此停止位置為基準(zhǔn)，再在同一方向給予一定移動(dòng)指令值，使之移動(dòng)一段距離，然后再往相反方向移動(dòng)相同的距離，測(cè)量停止位置與基準(zhǔn)位置之差。在靠近行程的中點(diǎn)及兩端的三個(gè)位置分別進(jìn)行多次測(cè)定，求出各個(gè)位置上的平均值，以所得平均值中的最大值為反向誤差值。

5 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度檢測(cè)

測(cè)量工具有標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺(tái)、角度多面體、圓光柵及平行光管等，可根據(jù)具體情況選用。測(cè)量方法是使工作臺(tái)正向轉(zhuǎn)一個(gè)角度并停止、鎖緊、定位，以此位置作為基準(zhǔn)，然后向同方向快速轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)，每隔30鎖緊定位，進(jìn)行測(cè)量。正向轉(zhuǎn)和反向轉(zhuǎn)各測(cè)量一周，各定位位置的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論值之差的最大值為分度誤差。如果是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，應(yīng)以每30為一個(gè)目標(biāo)位置，對(duì)于每個(gè)目標(biāo)位置從正、反兩個(gè)方向進(jìn)行快速定位七次，實(shí)際達(dá)到位置與目標(biāo)位置之差即位置偏差，再按《數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評(píng)定方法》規(guī)定的方法計(jì)算出平均位置偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差，所有平均位置偏差與標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值和與所有平均位置偏差與標(biāo)準(zhǔn)偏差的最小值的和之差值，就是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度誤差。

考慮干式變壓器到實(shí)際使用要求，一般對(duì)0、90、180、270等幾個(gè)直角等分點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)量，要求這些點(diǎn)的精度較其他角度位置提高一個(gè)等級(jí)。

6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的重復(fù)分度精度檢測(cè)

測(cè)量方法是在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的一周內(nèi)任選三個(gè)位置重復(fù)定位三次，分別在正、反方向轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行檢測(cè)。所有讀數(shù)值中與相應(yīng)位置的理論值之差的最大值分度精度。如果是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，要以每30取一個(gè)測(cè)量點(diǎn)作為目標(biāo)位置，分別對(duì)各目標(biāo)位置從正、反兩個(gè)方向進(jìn)行五次快速定位，測(cè)出實(shí)際到達(dá)的位置與目標(biāo)位置之差值，即位置偏差，再按《數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評(píng)定方法》規(guī)定的方法計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差，各測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差中最大值的六倍，就是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的重復(fù)分度精度。

7 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原點(diǎn)復(fù)歸精度檢測(cè)

測(cè)量方法是從七個(gè)任意位置分別進(jìn)行一次原點(diǎn)復(fù)歸，測(cè)定其停止位置，以讀出的最大差值作為原點(diǎn)復(fù)歸精度。

應(yīng)當(dāng)指出，現(xiàn)有定位精度的檢測(cè)是在快速、定位的情況下測(cè)量的，對(duì)某些進(jìn)給系統(tǒng)風(fēng)度不太好的數(shù)控機(jī)床，采用不同進(jìn)給速度定位時(shí)，會(huì)得到不同的定位精度值。另外，定位精度的測(cè)定結(jié)果與環(huán)境溫度和該坐標(biāo)軸的工作狀態(tài)有關(guān)，目前大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用半閉環(huán)系統(tǒng)，位置檢測(cè)元件大多安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)上，在1 m行程內(nèi)產(chǎn)生0.01到0.02 mm的誤差是正常的。這是熱伸長(zhǎng)產(chǎn)生的誤差，有些機(jī)床便采用預(yù)緊的方法來減少影響。

每個(gè)坐標(biāo)軸的重復(fù)定位精度是反映該軸的最基本精度指標(biāo)，它反映了該軸運(yùn)動(dòng)精度的穩(wěn)定性，不能設(shè)想精度差的機(jī)床能穩(wěn)定地用于生產(chǎn)。目前，由于數(shù)控系統(tǒng)功能越來越多，對(duì)每個(gè)坐噴射器標(biāo)運(yùn)動(dòng)精度的系統(tǒng)誤差如螺距積累誤差、反向間隙誤差等都可以進(jìn)行系統(tǒng)補(bǔ)償，只有隨機(jī)誤差沒法補(bǔ)償，而重復(fù)定位精度正是反映了進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的綜合隨機(jī)誤差，它無法用數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償來修正，當(dāng)發(fā)現(xiàn)它超差時(shí)，只有對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)鏈進(jìn)行精調(diào)修正。因此，如果允許對(duì)機(jī)床進(jìn)行選擇，則應(yīng)選擇重復(fù)定位精度高的機(jī)床為好。

收稿：2014-02-14