CKA6150數(shù)控車床反向間隙的測(cè)量與補(bǔ)償

【摘 要】闡述了反向間隙對(duì)機(jī)床定位精度的影響以及反向間隙的測(cè)量、補(bǔ)償、設(shè)定方法；按照此方法對(duì)CKA6150數(shù)控車床Z軸反向間隙進(jìn)行了測(cè)量和補(bǔ)償

【關(guān)鍵詞】反向間隙 測(cè)量 補(bǔ)償

數(shù)控機(jī)床機(jī)械間隙誤差，是指從機(jī)床運(yùn)動(dòng)鏈的首端至執(zhí)行件全程由于機(jī)械間隙而引起的綜合誤差，誤差來(lái)源于電機(jī)軸與齒軸由于鍵聯(lián)引起的間隙、齒輪副間隙、齒輪與絲杠間由鍵聯(lián)接引起的間隙、聯(lián)軸器中鍵聯(lián)接引起的間隙、絲杠螺母間隙等。機(jī)床反向間隙誤差，是指由于機(jī)床傳動(dòng)鏈中機(jī)械間隙的存在，機(jī)械傳動(dòng)鏈在改變轉(zhuǎn)向時(shí)，由于反向間隙的存在，會(huì)引起伺服電動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)，而工作臺(tái)或刀具無(wú)實(shí)際運(yùn)動(dòng)，稱為失動(dòng)。如在G01切削運(yùn)動(dòng)時(shí)，反向偏差會(huì)影響插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的精度，若偏差過(guò)大就會(huì)造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形；而在G00快速定位運(yùn)動(dòng)中，反向偏差影響機(jī)床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時(shí)各孔間的位置精度降低。這樣的反向間隙若數(shù)值較小，對(duì)加工精度影響不大，則不需要采取任何措施；若數(shù)值較大，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯下降，加工精度明顯降低， 尤其是曲線加工，會(huì)影響到尺寸公差和曲線的一致性，此時(shí)必須進(jìn)行反向間隙的測(cè)定和補(bǔ)償。同時(shí)，隨著設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)間的越來(lái)越長(zhǎng)，反向偏差還會(huì)隨著因磨損造成的運(yùn)動(dòng)副間隙的逐漸增大而增加，因此需要定期對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差進(jìn)行測(cè)定和補(bǔ)償。

一、反向間隙的測(cè)量

在半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)接收的實(shí)際值來(lái)自于電機(jī)編碼器，軸在反向運(yùn)動(dòng)時(shí)指令值和實(shí)際值之間會(huì)偏差一個(gè)反向間隙值，這個(gè)值就是反向間隙誤差值。在全閉環(huán)系統(tǒng)中，系統(tǒng)接收到的反饋來(lái)自與光柵尺，其中已經(jīng)包括了反向間隙，因此不存在反向間隙誤差。反向間隙補(bǔ)償在坐標(biāo)軸出于任何方式時(shí)均有效。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行了雙向螺距誤差補(bǔ)償時(shí)，雙向螺距補(bǔ)償?shù)闹狄呀?jīng)包括了反向間隙，因此不需要設(shè)置反向間隙補(bǔ)償值。

反向間隙補(bǔ)償?shù)脑硎窃跓o(wú)補(bǔ)償?shù)那闆r下，在軸線測(cè)量行程內(nèi)將測(cè)量行程平均分成若干段，測(cè)量出各目標(biāo)段的平均反差值-B，作為機(jī)床的補(bǔ)償參數(shù)輸入系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)在控制進(jìn)給軸反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，自動(dòng)先讓該軸反向運(yùn)動(dòng)-B值，然后按指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

反向間隙誤差的測(cè)量方法：

（1）機(jī)床返回參考點(diǎn)；

（2）將被測(cè)軸移動(dòng)至測(cè)量定位起點(diǎn)，如X100處；

（3）將百分表觸頭對(duì)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)部件的測(cè)量位置，并使表針歸零；

（4）將被測(cè)軸快速移動(dòng)到測(cè)量定位終點(diǎn)坐標(biāo)處，如X200（可以使用程序或手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)）；

（5）將被測(cè)軸從測(cè)量終點(diǎn)坐標(biāo)快速移動(dòng)至起點(diǎn)坐標(biāo)處，如X100（可以使用程序或手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)）；

（6）讀出此時(shí)百分表的值，此值叫做反向間隙誤差，包括了傳動(dòng)鏈中的總間隙，反映了其傳動(dòng)系統(tǒng)的精度。

二、反向間隙誤差的補(bǔ)償與設(shè)定

FANUC 0i系統(tǒng)將測(cè)量所得的反向間隙誤差轉(zhuǎn)化成補(bǔ)償量，在0～±9999μm范圍內(nèi)，針對(duì)每一個(gè)軸，以檢測(cè)單位為單位在參數(shù)1851中按軸設(shè)定補(bǔ)償值。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)輸入了反向間隙值后，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償此值。通過(guò)定期對(duì)數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向間隙進(jìn)行測(cè)定和補(bǔ)償，可以很好地減小或消除反向間隙對(duì)機(jī)床精度的影響，從而保證零件的加工精度。另外還需注意，反向間隙補(bǔ)償只有在參考點(diǎn)建立后才能正常調(diào)用，且JOG進(jìn)給與切削進(jìn)給采用相同的補(bǔ)償方式。

三、CKA6150數(shù)控車床反向間隙補(bǔ)償實(shí)例

下面以CKA6150數(shù)控車床Z軸反向間隙補(bǔ)償過(guò)程為例，分析FANUC 0i系統(tǒng)方向間隙補(bǔ)償?shù)姆椒ê筒襟E。

將百分表安裝在刀架上，在導(dǎo)軌上裝上測(cè)量擋塊，將半分表表頭至于同測(cè)量擋塊相交的位置上，使之能反映Z軸的位置變化，表頭單格位移為0.01mm。

（1）手動(dòng)移動(dòng)Z軸（將手輪倍率定位×100的檔位，即每變化一步，軸進(jìn)給0.1mm）

（2）配合百分表的運(yùn)動(dòng)情況。以單向運(yùn)動(dòng)精度變?yōu)檎：蟮奈恢米鳛槠瘘c(diǎn)，進(jìn)行正向運(yùn)動(dòng)，分別在Z軸左側(cè)、中間、右側(cè)按反向間隙測(cè)量步驟進(jìn)行測(cè)量，將結(jié)果記錄在下表中。

（3）將反向間隙平均值填入?yún)?shù)1851中。

（4）重啟系統(tǒng)，建立參考點(diǎn)，反向間隙補(bǔ)償生效。

四、結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)床出廠前，廠家已測(cè)量了進(jìn)給系統(tǒng)的間隙值，并進(jìn)行了補(bǔ)償，但是機(jī)床在長(zhǎng)期使用后，由于磨損等原因，補(bǔ)償量就不適當(dāng)了，勢(shì)必對(duì)工件的加工精度造成影響。因此測(cè)量并對(duì)機(jī)床反向間隙進(jìn)行補(bǔ)償是非常有必要的，這對(duì)提高工件的加工精度有很大意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：劉培躍（1976- ），河北辛集人，碩士，講師，現(xiàn)從事數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)工作。