基于HNC-818B數控轉臺螺距誤差補償的研究

張鑫

(長春職業(yè)技術學院，吉林長春 130033)

定位精度是影響數控機床高精度性能的一個重要方面，企業(yè)使用的多數數控機床采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)，定位精度在很大程度上由滾珠絲杠精度決定。盡管滾珠絲杠的精度較高，但是長時間工作勢必會因為磨損而產生誤差，從而造成生產出的零件中有廢品。通過螺距誤差補償可以提高數控機床的定位精度，從而保證零件的加工精度［1］。利用自準直儀對回轉軸螺距誤差進行測量，并通過雙向螺距誤差補償使數控轉臺定位精度得到顯著提高。

1 雙向螺距誤差補償原理

螺距誤差補償的基本原理是利用高精度測量系統(tǒng)多次對數控機床某坐標軸有效行程的一系列坐標位置進行測量，計算出指令位置與實際檢測位置的平均差值，并將此誤差值輸入數控系統(tǒng)中，數控系統(tǒng)在加工過程中會自動對該軸補償點的誤差值加以補償。

采用半閉環(huán)控制的數控機床，當滾珠絲杠螺母副磨損一段時間后或者本身滾珠絲杠螺母副精度不高時，為了獲得超過滾珠絲杠的運動精度，以便提高零件的加工質量，就需要進行螺距誤差補償［2］。單向螺距誤差補償無法滿足高精度數控機床坐標正反向運動誤差一致性的精度補償要求，因此要對機床做雙向螺距誤差補償。

2 自準直儀誤差測量系統(tǒng)

自準直儀誤差測量系統(tǒng)如圖1所示，通常由體外反射鏡 (部件13)、物鏡光管部件 (部件6-12)以及測微目鏡部件 (部件1－5)三部分組成。如果將部件13反射鏡用多面棱體 (多面體和回轉臺同軸固定)代替，便可進行回轉軸 (轉臺)定位誤差測量。

圖1 自準直儀誤差測量系統(tǒng)

3 數控轉臺 (A軸)未進行螺距補償前的定位精度檢測

在實際工作過程中，可以采用激光干涉儀和自準直儀。相對于激光干涉儀，自準直儀價格便宜，且調整過程容易，得到廣泛應用。采用自準直儀和八面棱體配合對回轉軸定位精度進行測量，算出實際距離與目標位置的偏差值，輸入控制系統(tǒng)中，完成螺距誤差的補償。

3.1 安裝并調整自準直儀誤差測量系統(tǒng)

自準直儀誤差測量系統(tǒng)安裝與調整過程如圖2所示:(1)安裝基盤。將基盤裝夾在轉臺回轉中心，并用磁性千分表找正，控制同心誤差在1 mm左右，將二者固為一體;(2)安裝多面棱體;(3)安裝支撐架以及自準直儀。調整水平調整板，使主體物鏡中心和多面棱體的反射鏡中心大致處于同一高度，移動儀器主體，使多面棱體的反射面對稱地處于主體入射光瞳的中心，其光軸與多面棱體的旋轉軸線成90°;(4)經過上述調整后，在目鏡中應能看到十字線像;(5)讀數。轉動測微鼓輪，使指標線在視場內移動，直到指標線套在十字線內，即可從刻線分劃板及測微鼓輪上的刻度讀出數值。

圖2 自準直儀誤差測量系統(tǒng)安裝與調試過程

3.2 與A軸螺距誤差補償相關參數設置

(1)螺距誤差補償清零設置

開機進入HNC-818B數控系統(tǒng)參數設置界面后，選擇軟鍵“系統(tǒng)參數”，將光標移動到“誤差補償參數”后，按“ENTER”鍵將“誤差補償參數”展開。選擇A坐標軸“補償軸3”，進行以下參數的設定:

303020螺距誤差補償類型，設為2:可進行雙向螺距誤差補償;

303021螺距誤差補償起點坐標，設為0:補償起點為0;

303022螺距誤差補償點數，由于采用八面棱體，故設為9;

303023螺距誤差補償間距，因為采用八面棱體，補償間距為45°，故設為45;

303026螺距誤差補償表起始參數號，該參數用來設定螺距誤差補償表在數據表參數中的起始參數號，在指定螺距誤差補償表起始參數號時應避免與其他已使用的數據表發(fā)生重疊，且補償表存儲區(qū)間不允許超出數據表參數范圍，設為700100;補償值序列以該參數號為首地址按照采樣補償點坐標順序 (從小到大)依次排列，雙向螺距誤差補償，應先輸入正向螺距補償數據，再緊隨其后輸入負向螺距補償數據［3］。將參數700100～700117全部設為0。

開機后重新回參考點，以便使轉臺 (A坐標軸)運行在一個完全沒有經過參數補償的狀態(tài)。

3.3 編寫轉臺 (A軸)雙向螺距補償程序

補償程序如下:

3.4 誤差測量與計算

設置好參數后，進行機床位置精度測試，將結果記錄在圖3中，并計算各種偏差，如圖4所示。

圖3 轉臺精度檢測記錄表

圖4 數控轉臺螺距誤差補償界面

4 數控轉臺螺距誤差補償

由于自準直儀測量的單位為s，而數控系統(tǒng)補償的單位為 (°)。所以，應按照圖3中平均位置偏差(°)所對應的數值進行輸入。參數補償界面如圖4所示。

圖5 螺距誤差補償后轉臺精度檢測記錄表

5 重新測量數控轉臺的定位精度

參數設定后，開機后重新回參考點，再次執(zhí)行程序進行A軸定位精度檢測，螺距誤差補償后轉臺精度檢測記錄如圖5所示。

6 結論

通過研究證明:利用自準直儀對數控轉臺定位精度進行測量，并以HNC-818B系統(tǒng)的數控轉臺為例進行雙向螺距誤差補償，可以提高數控轉臺的定位精度和重復定位精度，從而保證零件的加工質量。

【1】張鑫.基于HNC-21S數控實驗臺的故障診斷技術研究［D］.長春:吉林大學，2009:32－36.

【2】陳勇，王青春，徐偉.XK714/1數控銑床螺距誤差補償［J］.機床與液壓，2012，40(8):24 －25.

【3】孫海亮.數控電氣控制基礎及實訓［M］.武漢:華中數控有限公司，2009.