【正文】 可以補償機床定位誤差，還可以補償工藝系統(tǒng)其他各項誤差。4．2 電氣補償法4．2．1 反向間隙誤差補償即使在機械設(shè)計中采取了消除間隙的措施，實際制造中反向間隙往往不可能完全消除，加上受力變形的影響，使數(shù)控系統(tǒng)在發(fā)出反向指令信號后，工作臺并不能立即反向移動，必須在完全消除反向間隙和克服彈性變形后，工作臺才能隨之移動。反向間隙補償反向間隙補償又稱為齒隙補償。機械傳動鏈在改變轉(zhuǎn)向時,反向間伺服電動機空轉(zhuǎn)而工作臺實際上不運動,稱為失動。反向間隙補償?shù)脑硎?在無補償?shù)臈l件下,在軸線測量行程內(nèi)將測量行程等分為若干段,測量出各目標(biāo)位置Pi的平均反向差值,作為機床的補償參數(shù)輸入系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)在控制坐標(biāo)反向運動時,自動先讓該坐標(biāo)軸反向運動,然后按指令進行運動。如下圖41，工作臺正向移動到O點，然后反向移動到 點，反向時，電機先反向移動差值，后移動到Pi點。該過程CNC系統(tǒng)實際指令運動值L為：L= Pi+B。圖41 反向間隙補償反向間隙誤差補償?shù)幕舅枷胧?，通過實測機床反向間隙誤差值，利用機床控制系統(tǒng)中設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)來實現(xiàn)間隙誤差的自動補償。其過程為: 實測各運動軸的間隙誤差值，然后通過控制面板鍵入控制單元即可，以后機床走刀時，首先在相應(yīng)方向( 如縱身走刀或橫向走刀) 反向走刀時，先走間隙值, 然后再走所需的數(shù)值,因而原先的間隙誤差就得以補償。 不過也存在以下不足之處:⑴由于運動鍵中絲杠與螺母之間的間隙值在絲杠全長呈非線性關(guān)系, 因此以一個測量值代表共綜合間隙誤差是不合理的，加上測量間隙值時存在誤差，因此這種補償法準(zhǔn)確度較低；⑵一般進給鏈的綜合間隙誤差是在靜態(tài)條件下測出的，而機床實際是在動態(tài)環(huán)境下工作的，因而靜態(tài)誤差與動態(tài)誤差有較大差別。因此這種補償法不能真實補償實際誤差；⑶不能補償因切削力引起的誤差。由于機床各坐標(biāo)軸的失動量不盡相同，因此各軸都要設(shè)置一套間隙補償電路。4．2．2 螺距累積誤差補償開環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控機床的定位精度主要取決于高精度的滾珠絲杠。但絲杠總有一定螺距誤差，因此在加工過程中會造成零件的外形輪廓偏差。螺距誤差是指由螺距累計誤差引起的常值系統(tǒng)性定位誤差。滾珠絲杠的螺距累積誤差是定位誤差中最重要的組成部分，可以采用定點的脈沖補償方法修正螺距累積誤差，以提高定位精度。下圖42是滾珠絲杠螺母機構(gòu)，其中1是絲杠，2是滾珠，3是回珠管，4是螺母。 圖42 滾珠絲杠螺母機構(gòu)滾珠絲杠螺母機構(gòu)的工作原理：在絲杠1和螺母4上各加工有圓弧形螺旋槽，將它們套裝起來變成螺旋形滾道，絲杠的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)滾珠推動螺母軸向移動，同時滾珠沿螺旋形滾道滾動，使絲杠和螺母之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L珠與絲杠、螺母之間的滾動摩擦。螺母螺旋槽的兩端用回珠管3連接起來，使?jié)L珠能夠從一端重新回到另一端，構(gòu)成一個閉合的循環(huán)回路。螺距誤差補償是將機床實際移動的距離與指令移動的距離之差，通過調(diào)整數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)增減指令值的脈沖數(shù)，實現(xiàn)機床實際移動距離與指令值相接近，以提高機床的定位精度。螺距誤差補償只對機床補償段起作用，在數(shù)控系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)補償將起到補償作用。定點型雙向螺距誤差補償法的原理采用定點的脈沖補償方法可修正螺距誤差，提高定位精度。其原理是在各坐標(biāo)軸上設(shè)定一些坐標(biāo)點，當(dāng)機床經(jīng)這些點時，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)事先測定的補償值進行補償。4．3 軟件補償法在CNC系統(tǒng)中可以利用軟件進行計算機輔助補償。所補償?shù)恼`差可以是常值系統(tǒng)性誤差，如螺距累積誤差補償、反向間隙誤差補償，還可以補償由熱變形等引起的變值系統(tǒng)性誤差。如果定期測定各坐標(biāo)軸的定位誤差，由計算機將新的誤差曲線存儲起來，還可以在機床壽命期間內(nèi)補償由于磨損等引起的精度損失，進行坐標(biāo)軸校準(zhǔn)。4．3．1 反向間隙誤差補償其基本思想和硬件補償法一樣。當(dāng)坐標(biāo)軸接收到反向指令時，調(diào)用間隙補償程序，自動將齒隙補償值加到由插補程序算出的位置增量命令中進行補償。4．3．2 由螺距累積誤差等引起的常值系統(tǒng)性定位誤差的補償首先要在機床上建立絕對原點，然后根據(jù)實測出的機床某一坐標(biāo)軸的全程定位誤差曲線確定補償點，列成誤差修正表存入計算機，當(dāng)工作臺位移時，由安裝在絕對原點出的微動開關(guān)發(fā)出絕對原點定位信號，以后計算機隨時發(fā)出對應(yīng)目標(biāo)補償點的誤差補償信息，對機床的定位誤差進行補償。圖43所示曲線為實測的定位誤差曲線，將該曲線以單位補償脈沖當(dāng)量進行分割，各交點處即為目標(biāo)補償點，對圖中1～5點處由于定位誤差均為正值，因而需要作減脈沖補償，而在點7～10處則需進行加脈沖補償。這樣經(jīng)補償后可由原來全長上定位誤差大于6個補償脈沖當(dāng)量減為2個補償脈沖當(dāng)量（即177。1個補償脈沖當(dāng)量）范圍內(nèi)。圖43 定位誤差補償點的確定4．3．3 由熱變形等引起的變值系統(tǒng)性誤差的補償一般可采用如下兩種形式存儲誤差修正矢量函數(shù)。（1） 列表形式對各變量（溫度、力等）以適當(dāng)間距取值，實測出不同變量值時機床主要工作位置的定位誤差曲線，確定補償點，列成誤差修正表（或矩陣）存入計算機。微機根據(jù)機床位置檢測元件測出的坐標(biāo)位置和由傳感器測得的實際變值的數(shù)值，通過搜索誤差修正表，即可直接或通過插值算法確定定位點的坐標(biāo)修正量，送入CNC控制系統(tǒng)補償任意位置的定位誤差。（2） 函數(shù)形式通過理論分析或?qū)崪y誤差數(shù)據(jù)建立誤差數(shù)字模型，將誤差函數(shù)表達(dá)式存入計算機。根據(jù)機床的現(xiàn)行坐標(biāo)位置和實測變量值，由誤差函數(shù)式實時求出其誤差修正量進行誤差補償。以補償由熱變形引起的定位誤差為例，首先可通過測定機床某些重要部位的溫升和影響定位精度的熱變形量的關(guān)系，建立溫度熱變形數(shù)學(xué)模型。一般為了進行誤差補償，在機床工作過程中只需監(jiān)測1～2個主要部位的溫度。在確定該熱變形誤差函數(shù)表達(dá)式后，將其存入計算機，當(dāng)機床工作時，根據(jù)傳感器實測溫度和機床現(xiàn)行坐標(biāo)位置，就可自動推算出熱變形誤差修正量，發(fā)出補償進給脈沖，由步進電機完成補償。圖44所示為熱變形誤差補償系統(tǒng)框圖。一般，列表形式誤差補償有時需要較大的計算機內(nèi)存，而函數(shù)形式存儲占用計算機內(nèi)存較少，但要求實時計算誤差修正量，占用計算機較長的運算時間。因而，對機床誤差在線補償，要求計算機有較高的運算速度。圖44 熱變形誤差補償系統(tǒng)框圖從數(shù)控機床進給傳動裝置的結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)的三種控制方法可知，誤差補償對半閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)具有顯著的效果，可明顯提高數(shù)控機床的定位精度和重復(fù)定位精度。對全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，由于其數(shù)控精度高，采用誤差補償?shù)男Ч伙@著，但也可進行誤差補償。結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計主要對數(shù)控機床位置精度的檢測及補償進行研究。具體來說，我做的工作如下：首先，通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館查閱數(shù)控機床位置精度的定義，相關(guān)檢測方法，國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)，補償方法等信息，熟悉了課題，知道了選題的目的和意義。然后，掌握Renishaw雙頻激光干涉儀的工作原理及使用方法。通過這次畢業(yè)論文，我有了很大的收獲，無論對大學(xué)三年的理論知識的鞏固運用還是自身實際操作能力的鍛煉都有很大的幫助。在初次接觸一個課題的情況下，明白了首先要進行的工作以及以后的努力方向，并掌握了具體的課題研究步驟，懂得了怎樣去完善與提高。對以后的學(xué)習(xí)和工作起了非常大的作用。致謝在本論文完成的過程中，得到了劉曉秋老師悉心的指導(dǎo)與幫助，我首先要感謝我的老師，盡管老師帶很多學(xué)生，工作很忙，但對我所遇到的問題都給予了認(rèn)真、詳細(xì)的講解，也為我搜集資料提供了不少建議和幫助。由于前期時間把握不太得當(dāng)，導(dǎo)致最后幾周時間安排很緊，雖然如此，劉老師還是抱著耐心、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度給予指導(dǎo)，在此除了表示歉意之外依然是萬分的感謝。然后我要感謝大學(xué)中所有教過我專業(yè)課的老師，他們讓我大學(xué)三年所學(xué)的知識有了結(jié)合和發(fā)揮的舞臺。最后感謝所有以上文獻的作者，以及正在聽取我答辯的各位老師，前輩的經(jīng)驗和成果是寶貴的，我定當(dāng)沿著先人的足跡，為我國的機械行業(yè)添磚加瓦！參考文獻[1]，中國科學(xué)技術(shù)出版社，1991年。[2]，數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用，機械工業(yè)出版社，2001年。[3]李建文，計量技術(shù)，2000 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