數(shù)控機床精度檢驗與補償

學(xué)習(xí)單元7

數(shù)控機床精度檢驗與補償數(shù)控機床精度的概念測量儀器儀表用步距規(guī)作精度檢驗與螺距補償?shù)姆椒ǘㄎ痪鹊拇_定學(xué)生對數(shù)控機床進行定位精度檢驗和螺距補償考核一臺數(shù)控機床等級的精度組成一般來講分為三類：1、幾何精度指影響機床加工精度的組成零部件的精度，包括本身的尺寸、形狀精度及部件裝配后的位置及相互間的運動精度，如平面度、重回度、相交度、平行度、直線度、垂直度等。2、位置精度簡單的講，位置精度就是指機床刀具趨近目標(biāo)位置的能力。它是通過對測量值進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析處理后得出來的結(jié)果。一般由定位精度、重復(fù)定位精度及反向間隙三部分組成。3、工作精度通過用機床加工規(guī)定的試件，對加工后的試件進行精度測量，評價是否符合規(guī)定的設(shè)計要求。1、數(shù)控機床精度的概念定位精度：

定位精度是指實際位置與指令位置的一致程度,其不一致量即為定位誤差其誤差稱為定位誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進給系統(tǒng)等的誤差，還包括移動部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。它將直接影響零件加工的精度。重復(fù)定位精度：

它是指在數(shù)控機床上，反復(fù)運行同一程序代碼，所得到的位置精度的一致程度。重復(fù)定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進給傳動環(huán)節(jié)的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復(fù)定位精度是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是一項非常重要的精度指標(biāo)

1、數(shù)控機床精度的概念反向間隙：

在進給軸運動方向發(fā)生改變時，機械傳動系統(tǒng)都存在一定的間隙，這個間隙稱為反向間隙，它會造成工作臺定位誤差，間隙太大還會造成系統(tǒng)振蕩。1、數(shù)控機床精度的概念2、測量儀器儀表2.1百分表

用于測量精度要求不高的場合，用于測量反向間隙。2.2激光干涉儀

激光干涉儀量程大（幾十米），測量精度高（0.01微米級）可以用于反向間隙和螺距誤差。新型的激光干涉儀還具有測量機床幾何誤差、補償數(shù)據(jù)自動生成和輸入的功能。2.2激光干涉儀2、測量儀器儀表2.2激光干涉儀2、測量儀器儀表2.2激光干涉儀2、測量儀器儀表激光干涉儀功能直線定位精度、重復(fù)定位精度測量螺距誤差測試、補償旋轉(zhuǎn)工作臺測試角度測量直線度測量垂直度測量2、測量儀器儀表2.3球桿儀2、測量儀器儀表2.3球桿儀2、測量儀器儀表2.3球桿儀測試系統(tǒng)2、測量儀器儀表球桿儀功能

循圓測試提供快速且有效的方法來進行工具機循跡精度的量測。循圓測試能顯示在循圓路徑兩軸同動的情形。當(dāng)機器多軸沿著循圓軌跡移動時，任一軸會以正弦波形的加速度、速度及位置變化運行。量測循圓路徑資料將可顯示機器移動路徑與理想圓路徑的偏離量，繪制出的外型將可用來診斷與伺服不匹配、背隙、反向凸波、直角度誤差、周期性誤差、黏滯度、機器振動的關(guān)聯(lián)性。2、測量儀器儀表2.3球桿儀測試圖片2、測量儀器儀表2.3球桿儀測試圖片2、測量儀器儀表2.4步距規(guī)功能：確定定位精度和重復(fù)定位精度，進行反向間隙補償和螺距補償2、測量儀器儀表

用步距規(guī)測量定位精度因其操作簡單而在批量生產(chǎn)中被廣泛采用

3.1測量方法

步距規(guī)結(jié)構(gòu)如圖1所示：尺寸P1、P2、….Pi按100mm間距設(shè)計，加工后測量出P1、P2、….Pi的實際尺寸作為定位精度檢測時的目標(biāo)位置坐標(biāo)（測量基準(zhǔn)）。測量時，將步距規(guī)置于工作臺上，并將步距規(guī)軸線與Z軸軸線校平行，令Z軸回零；將杠桿千分表固定在主軸箱上（不移動），表頭接觸在P0點，表針置零；用程序控制工作臺按標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)圖（圖2）移動，移動距離依次為P1、P2、….Pi，表頭則依次接觸到P1、P2、….Pi點，表盤在各點的讀數(shù)則為該位置的單向位置偏差，按標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)圖測量5次，將各點讀數(shù)（單向位置偏差）記錄在記錄表中，按“GB/T12421.2—99標(biāo)準(zhǔn)”對數(shù)據(jù)進行處理，可確定該坐標(biāo)的定位精度和重復(fù)定位精度。3、用步距規(guī)作精度檢驗與螺距補償?shù)姆椒≒010φ50φ80PiP2P1圖1步距規(guī)結(jié)構(gòu)圖位置i（m=5）i0123…m=5循環(huán)jj=1,2,..n圖2標(biāo)準(zhǔn)檢驗循環(huán)圖3、用步距規(guī)作精度檢驗與螺距補償?shù)姆椒?.3螺距補償咱原理數(shù)控機床稅軟件補償瘦的基本原鑰理是在機異床的機床楊坐標(biāo)系中邀，在無補生償?shù)臈l件設(shè)下，在軸戀線測量行待程內(nèi)將測扔量行程等黎分為若干佛段，測量荷出各目標(biāo)五位置Pi的平均位隔置偏差把平均惜位置偏粥差反向猾疊加到極數(shù)控系偶統(tǒng)的插蠢補指令竭上，如怖下圖所旦示，指娘令要求諸沿Z軸運動嬌到目標(biāo)規(guī)位置Pi，目標(biāo)聯(lián)實際位尋置為Pij,該點的房誠平均位喚置偏差沾為將該值堪輸入系惑統(tǒng)，則哥系統(tǒng)CNC在計算時岸自動將目誘標(biāo)位置Pi的平均負(fù)位置偏惑差疊加睜到插補恨指令上海，實際絲式運動位攝置為，使誤差部爐分抵消，各實現(xiàn)誤差革的補償。螺距誤差鈴可進行單冶向和雙向以補償。3、用都步距規(guī)窩作精度瞞檢驗與筆螺距補愿償?shù)姆胶惴?.4反向間洲隙補償損原理反向間隙板補償又稱團為齒隙補葵償。機械史傳動鏈在杰改變轉(zhuǎn)向緣瑞時，由于陰反向間隙菠的存在，姻會引起伺控服電機的添空轉(zhuǎn)，而第無工作臺捕的實際運娛動，又稱帝失動。反序向間隙補盡償原理是恰在無補償喝的條件下碧，在軸線帝測量行程疲內(nèi)將測量丟行程等分釣為若干段贊，測量出頁各目標(biāo)位羅置Pi的平均反唯向差值，缺作為機床昆的補償參域數(shù)輸入系冊統(tǒng)。CNC系統(tǒng)在原控制坐早標(biāo)軸反戀向運動笛時，自坦動先讓扶該坐標(biāo)腰反向運內(nèi)動值，蜂然后按堤指令進逮行運動么。3、用步丹距規(guī)作精腫度檢驗與泡螺距補償繼的方法3.5用步距規(guī)裕檢測機床孝精度及進蠟行補償?shù)脑俨僮鞑襟E以華中數(shù)伯控系統(tǒng)車雅床的Z軸定位捕精度測場量和補賀償為例竊，具體撒操作步量驟如下腐：（1）進入港系統(tǒng)，靠將軸補技償參數(shù)往全部清流零；（2）將頂構(gòu)尖錐面嚷擦拭干細(xì)凈，分功別裝入巖主軸錐馬孔以及朗尾座錐債孔內(nèi)，縣并鎖緊鹿；（3）Z軸回零誕，尾座盾放在離物溜板箱30MM間隙處，吧鎖緊尾座佛，Z軸不能移縫動；（4）擦拭答干凈步境距規(guī)兩坊端頂尖酬孔，嵌遲入兩端逮頂尖之?dāng)_間，轉(zhuǎn)鍬動尾座吵套筒，帳上緊步頭距規(guī)，捎并鎖緊昂尾座套盤筒；（5）將杠天桿千分繳表固定贊在刀架徒上，調(diào)乖整杠桿脫千分表午的位置窯，使之聲與步距蹲規(guī)之間漿進出自芒由；3、用步蒙距規(guī)作精僚度檢驗與仁螺距補償快的方法（6）根據(jù)步忠距規(guī)的實役際間距數(shù)介值，編寫它合理的數(shù)帳控加工程縫序；（7）調(diào)整楊杠桿千鋤分表的班表頭對催零，自今動運行磁程序，席使Z軸的正熊反向都譯移動相中同的數(shù)加值，在鑄換向時冬注意消擺除反向母間隙；（8）測量5個循環(huán)巧，并將緒讀數(shù)記組錄到“川實驗記狹錄表”邊中。停船止運行始，將表掌頭移開課測量面否。（9）按”趨定位精劇度和重鏟復(fù)定位閱精度的笛確定GB/T朝1742值1.2—鎮(zhèn)99標(biāo)準(zhǔn)”對掌數(shù)據(jù)進行螺處理，先存計算出“他平均位置抄偏差”、銷“反向贊差值Bi租”和“平啊均反向堤值Bi”；3、用步毯距規(guī)作精避度檢驗與漸螺距補償?shù)实姆椒ǎ?0）誤差還補償反向間紡隙補償肥：將記錄表薄中計算所鋤得的軸線壤平均反向駐差值寫入棄系統(tǒng)Z軸補償護參數(shù)表雀的“反訪向間隙銷（內(nèi)部挨脈沖當(dāng)厘量）”授后的數(shù)謊據(jù)欄；關(guān)一般做墨單向螺治距補償役，如果盜做雙向亦螺距補吐償，該躲欄目填堅寫0，因為雙噸向螺距補膠償已經(jīng)包這含了反向繁間隙。3、用偽步距規(guī)嶺作精度市檢驗與歸螺距補撿償?shù)姆娇娣▎蜗蚵菥鄷a償：將“螺徒距補償色類型”貿(mào)設(shè)為“1”，“補睜償點數(shù)墾”設(shè)為蠢“6”，“補償配間隔”鴉根據(jù)步距鍬規(guī)的實際鬼間隔設(shè)置寧，“參考饅點偏差號沒”為“5”；將“記溝錄表”果中“平修均位置選偏差埋”的值膊填入“Z軸補償垃參數(shù)表腳”的“饞偏差值[]”內(nèi)；即尊：將劍值填由入“偏差賺值（內(nèi)部粥脈沖當(dāng)量材）[5蒙]”將梢值填入躁“偏差替值（內(nèi)祖部脈沖巷當(dāng)量）[4常]”將距值填入道“偏差勿值（內(nèi)志部脈沖糾當(dāng)量）[3拋]”將疤值填入好“偏差剪值（內(nèi)邪部脈沖膀當(dāng)量）[2慮]”將葬值填柱入“偏差溜值（內(nèi)部脫脈沖當(dāng)量偏）[1盲]”將鏟值填入烏“偏差劃值（內(nèi)握部脈沖清當(dāng)量）[0曾]”斷電保肚存參數(shù)兄；3、用步酷距規(guī)作精稿度檢驗與所螺距補償然的方法（11）單向宇補償后罪，按前尊面所述凍實驗步艘驟再次欲進行定臂位精度別的測量競并進行爛數(shù)據(jù)處炎理。這計算出Z軸線單向頓補償后的閉定位精度膛和重復(fù)定糖位精度。跟在實驗過瘦程中，杠卷桿千分表蜘的讀數(shù)是米否接近于擱零，如果炭接近，表馬明螺距誤宜差補償和搏反向間隙騎補償正確亂。（12）填寫頁檢驗報若告按指導(dǎo)書演和檢驗報緩告要求對靠實驗數(shù)據(jù)時進行處理鑄并填寫檢繩驗報告。3、用步尖距規(guī)作精故度檢驗與陰螺距補償醬的方法①GB/T靠1742律1.2-首99國家標(biāo)散準(zhǔn)評定預(yù)方法目標(biāo)位永置Pi：運動部槐件編程要跡達(dá)到的位品置。下標(biāo)i表示沿軸之線選擇的級目標(biāo)位置可中的特定囑位置。實際位置Pij（i=0~刃m，j=1賀~n）：運動慨部件第j次向第i個目標(biāo)遞位置趨皇近時的飄實際測妙得的到宵達(dá)位置驢。位置偏差Xij：運動部地件到達(dá)的襪實際位置趴減去目標(biāo)慮位置之差憶，Xij=Pij—Pi。4、定位精度落和重復(fù)定健位精度的仗確定·單向趨括近：運院動部件船以相同侵的方向然沿軸線弱（指直乳線運動綱）或繞槍軸線（筍指旋轉(zhuǎn)陵運動）奶趨近某偷目標(biāo)位謝置的一探系列測餓量。符謀號↑表果示從正色向趨近架所得參嬌數(shù)，符禽號↓表行示從負(fù)繳向趨近爭所得參親數(shù)，如Xij↑或Xij↓?！るp向趨近鞋：運動歡部件從二牌個方向沿售軸線或繞康軸線趨近賴某目標(biāo)位逐置的一系賓列測量?！つ骋晃恢煤膯蜗蚱接芫恢闷卟睢蛑哼\翅動部件由n次單向趨勇近某一位午置Pi所得的淹位置偏且差的算儉術(shù)平均于值?！?或碎↓=4、定位精度泥和重復(fù)定挖位精度的堂確定·某一位置退的雙向平總均位置偏籃差宰：贊運動部件萄從二個方冊向趨近某絕一位置Pi所得的岡單向平喘均位置灣偏差毅↑皂和↓的算術(shù)揮平均值。=（鏈↑+插↓）/2·某一位置繡的反向差汗值Bi：運動部膀件從二個冒方向趨近句某位置時兩套單向平均咱位置偏差臘之差。Bi=床↑—托↓4、定位精度偷和重復(fù)定均位精度的噸確定·軸線反向召差值B和軸線蕩平均反梯向差值祖：運動虹部件沿琴軸線或取繞軸線號的各目貌標(biāo)位置劇的反向須差值的王絕對值落│Bi│中的最大鎖值即為軸靜線反向差唯值B。沿軸線慚或繞軸線篩的各目標(biāo)輔位置的反哲向差值的Bi的算術(shù)豎平均值感即為軸按線平均齒反向差敏值B=m余ax.頌[│臉Bi│]·在某一及位置的筑單向定文位標(biāo)準(zhǔn)沈不確定尸度的估星算值Si↑或Si↓：=4、定位精抖度和重并復(fù)定位孟精度的鐘確定通過對某膏一位置Pi的n次單向趨崖近所獲得歡的位置偏啦差標(biāo)準(zhǔn)不噸確定度的歪估算值。廣即Si↑=Si↓=·在某一御位置的邊單向重滲復(fù)定位潮精度Ri↑或Ri↓及雙向重些復(fù)定位精殲度RiRi↑=4涼Si↑和Ri↓=4甲Si↓Ri=max稀.[2耐Si↑+切2Si↓+│宰Bi│；Ri↑；Ri↓]4、定位精磁度和重隊復(fù)定位護精度的列確定·軸線雙向穩(wěn)重復(fù)定位縫精度R，則有R=m榴ax.轉(zhuǎn)[Ri]·軸線雙向妻定位精度A：比由雙向控定位系近統(tǒng)偏差統(tǒng)和雙向沫定位標(biāo)猜準(zhǔn)不確降定度估許算值的2倍的組合復(fù)來確定的年范圍。驕即A=m劣ax(I↑+2戴Si↑；I↓+2裕Si↓)－min唯(I↑-2Si↑；I↓-2污Si↓)4、定位精度慢和重復(fù)定況位精度的齒確定②定位耐精度和鄙重復(fù)定列位精度凝的確定JISB勸6330矩-198白0標(biāo)準(zhǔn)（倡日本）·定位精度A：在測置量行程民范圍內(nèi)耗（運動露軸）測2點，一橡次往返巡壽目標(biāo)點癥檢測（特雙向）芒。測試祝后，計丹算出每景一點的殿目標(biāo)值淡與實測輕值之差底，取最別大位置瞇偏差與逝最小位曉置偏差里之差除址以2，加正負(fù)價號（±）作為該棄軸的定位特精度。即裂：A=±賄1/2｛Max.毫[（Max.紙Xj↑-Mi智n.Xj↑），（Max.震Xj↓-Mi煌n.Xj↓）]｝·重復(fù)定缺位精度R：在測秒量行程揭范圍內(nèi)