淺析數(shù)控機(jī)床的螺距誤差檢測(cè)和補(bǔ)償

【摘要】 本文闡述了數(shù)控機(jī)床的螺距誤差定義及產(chǎn)生原因、螺距補(bǔ)償依據(jù)及基本原理、螺距誤差的檢測(cè)方法和補(bǔ)償方法。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)控機(jī)床;螺距誤差;滾珠絲杠

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.04.018

Analysis of the Ptch Error Measurement and Compensation of CNC Machine Tools

Abstract： This paper expounds the definition and cause of pitch erro，the basis and basic principle of pitch compensation，the detection method and compensation method of pitch error.

Key words： numerical control machine;pitch error;ball screw

DONG Li

（Shenyang product quality supervision and Inspection Institute，Shenyang 110021，China）

機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)一般均為滾珠絲杠副，當(dāng)機(jī)床幾何精度達(dá)到客戶要求后，機(jī)床軸線的反向間隙與滾珠絲杠的螺距誤差是影響機(jī)床定位精度的重要因素，通過(guò)機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)定補(bǔ)償參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床軸線的誤差補(bǔ)償，達(dá)到提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。本文主要介紹數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差檢測(cè)和補(bǔ)償

1 螺距誤差定義及產(chǎn)生原因

數(shù)控機(jī)床的螺距誤差是指在滾動(dòng)絲杠的中經(jīng)線上同一根螺旋線的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的實(shí)際距離與基本值的偏差，其產(chǎn)生的主要原因有兩點(diǎn)：由于原始加工滾珠絲杠機(jī)器的誤差，導(dǎo)致被加工的滾珠絲杠存在螺距誤差;生產(chǎn)企業(yè)數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠經(jīng)長(zhǎng)期使用后磨損引起的誤差。

2 螺距補(bǔ)償依據(jù)及基本原理

螺距補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)是GB/T 17421.2-2016《機(jī)床檢驗(yàn)通則 第2部分：數(shù)控軸線的定位精度和重復(fù)定位精度的確定》，螺距誤差補(bǔ)償涉及到補(bǔ)償點(diǎn)的單向和雙向位置誤差。

螺距誤差補(bǔ)償原理可以概括為一句話“反其道而行之：你進(jìn)我退，你退我進(jìn)”。也就是說(shuō)，機(jī)床多走多少，數(shù)控系統(tǒng)就讓機(jī)床少走多少;反之，機(jī)床少走多少，數(shù)控系統(tǒng)就讓機(jī)床多走多少。

3 螺距誤差檢測(cè)方法

數(shù)控機(jī)床的螺距誤差一般是通過(guò)機(jī)床軟件進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?，其檢測(cè)方法主要有兩種，用千分表配合步距規(guī)進(jìn)行檢測(cè)和激光干涉儀檢測(cè)，由于步距規(guī)步距值的限制，取點(diǎn)數(shù)量有限，為提高補(bǔ)償精度，一般采用激光干涉儀檢測(cè)。

4 螺距誤差補(bǔ)償方法

螺距誤差的補(bǔ)償分為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和靜態(tài)補(bǔ)償兩種方式，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是利用機(jī)床配置的實(shí)時(shí)位置檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸的位置，這種補(bǔ)償方式能夠大大提高機(jī)床的位置精度，但會(huì)因?yàn)閷?duì)機(jī)床控制系統(tǒng)要求較高而增加機(jī)床成本。靜態(tài)補(bǔ)償法：將螺距誤差的補(bǔ)償值輸入到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，其輸入值對(duì)應(yīng)于用激光測(cè)量?jī)x測(cè)出的機(jī)床全行程的均值誤差，以實(shí)現(xiàn)螺距誤差補(bǔ)償。下面介紹幾種螺距補(bǔ)償方法

4.1 增量誤差值補(bǔ)償

將相鄰點(diǎn)之間誤差的差值輸入到數(shù)控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)中。目前，采用增量誤差值補(bǔ)償?shù)膹S家有日本發(fā)那科、三菱，國(guó)產(chǎn)凱恩帝、廣州數(shù)控等。

4.2 絕對(duì)誤差值補(bǔ)償

可以直接將各點(diǎn)的誤差值輸入到數(shù)控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)中，不用計(jì)算相鄰點(diǎn)之間誤差的差值，比較簡(jiǎn)單。

4.3 單向誤差值補(bǔ)償

因?yàn)橹挥幸唤M補(bǔ)償參數(shù)存在數(shù)控系統(tǒng)中，建議采用激光干涉儀測(cè)出的正負(fù)兩個(gè)方向誤差值的平均值進(jìn)行補(bǔ)償。

4.4 雙向誤差值補(bǔ)償

要求數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置正負(fù)兩組誤差補(bǔ)償參數(shù)，將機(jī)床正負(fù)移動(dòng)誤差分別寫入到相應(yīng)的參數(shù)組中。當(dāng)機(jī)床正負(fù)移動(dòng)兩個(gè)方向的誤差相差較大時(shí)，能夠取得很好的補(bǔ)償效果，更好的提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)中最重要的設(shè)備。數(shù)控機(jī)床在裝配完成后，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)螺距補(bǔ)償，即有效又經(jīng)濟(jì)，同時(shí)降低制造成本，提高零件加工精度。

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【作者簡(jiǎn)介】

董麗（1971-），女，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)閿?shù)控機(jī)床檢測(cè)。