【導(dǎo)讀】化加工設(shè)備，已經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)必不可少的現(xiàn)代化裝備。數(shù)控機(jī)床的位置精度是影響其高。度的檢測和補(bǔ)償?shù)幕痉椒ㄒ约跋嚓P(guān)注意事項(xiàng)。方法和意義，同時有助于進(jìn)一步認(rèn)識數(shù)控系統(tǒng)功能和數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)。從國際環(huán)境和我國數(shù)。控機(jī)床的必要性和重大意義。機(jī)誤差、反向定位的失動量、最小可能移動量。除此四種特征分量之外，對有坐標(biāo)原點(diǎn)之。坐標(biāo)行程的檢測，還有一個測量原點(diǎn)復(fù)歸精度的問題，也應(yīng)進(jìn)行測量并規(guī)定允差?？潭瘸吆凸鈱W(xué)讀數(shù)顯微鏡及雙頻激光干涉儀等。標(biāo)準(zhǔn)長度測量以雙頻激光干涉儀為準(zhǔn)。目前國際上比較通行的機(jī)床位置精度檢測標(biāo)。準(zhǔn)有NMTBA、JIS、VDI/DGQ、ISO等，我國也有頒布國家標(biāo)準(zhǔn)GB10931—89機(jī)床檢驗(yàn)通則。，目前國內(nèi)已經(jīng)較少采用此法，故而本文不做過多介紹。的補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計。能,便能很快完成這種補(bǔ)償,使數(shù)控機(jī)床的位置精度大大提高。

　　

【正文】 不僅可以補(bǔ)償機(jī)床定位 誤差，還可以補(bǔ)償工藝系統(tǒng)其他各項(xiàng)誤差。 4． 2 電氣 補(bǔ)償法 4． 2． 1 反向間隙誤差補(bǔ)償 即使在機(jī)械設(shè)計中采取了消除間隙的措施，實(shí)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(bǔ)償反向間隙補(bǔ)償又稱為齒隙補(bǔ)償。機(jī)械傳動鏈在改變轉(zhuǎn)向時 ,反向間伺服電動機(jī)空轉(zhuǎn)而工作臺實(shí)際上不運(yùn)動 ,稱為失動。反向間隙補(bǔ)償?shù)脑硎?:在無補(bǔ)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(jī)床的補(bǔ)償參數(shù)輸入系統(tǒng)。 CNC 系統(tǒng)在控制坐標(biāo)反向運(yùn)動時 ,自動先讓該坐標(biāo)軸反向運(yùn)動 ,然后按指令進(jìn)行運(yùn)動。 如下圖 41，工作臺正向移動到 O 點(diǎn)，然后反向移動到 點(diǎn)，反向時，電機(jī)先反向移動差值，后移動到 Pi點(diǎn)。該過程 CNC 系統(tǒng)實(shí)際指令運(yùn)動值 L 為： L= Pi+B。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020 屆?？粕厴I(yè)論文 23 圖 41 反向間隙補(bǔ)償 反向間隙誤差補(bǔ)償?shù)幕舅枷胧牵?通過實(shí)測機(jī)床反向間隙誤差值，利用機(jī)床控制系統(tǒng)中設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)間隙誤差的自動補(bǔ)償。其過程為 : 實(shí)測各運(yùn)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(jī)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(bǔ)償。 不過也存在以下不足之處 : ⑴由于運(yùn)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(bǔ)償法準(zhǔn)確度較低； ⑵一般進(jìn)給鏈的綜合間隙誤差是在靜態(tài)條件下測出的，而機(jī)床實(shí)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(bǔ)償法不能真實(shí)補(bǔ)償實(shí)際誤差； ⑶不能補(bǔ)償因切削力引起的誤差。 由于機(jī)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(bǔ)償電路。 4． 2． 2 螺距累積誤差補(bǔ)償 開環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控機(jī)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(diǎn)的脈沖補(bǔ)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(jī)構(gòu)，其中 1是絲杠，2是滾珠， 3 是回珠管， 4是螺母。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020屆?？粕厴I(yè)論文 24 圖 42 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu) 滾珠絲杠 螺母機(jī)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，在滾道內(nèi)裝滿滾珠 ，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(bǔ)償是將機(jī)床實(shí)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(shí)現(xiàn)機(jī)床實(shí)際移動距離與指令值相接近，以提高機(jī)床的定位精度。螺距 誤差補(bǔ)償只對機(jī)床補(bǔ)償段起作用，在數(shù)控系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)補(bǔ)償將起到補(bǔ)償作用。 定點(diǎn)型雙向螺距誤差補(bǔ)償法的原理采用定點(diǎn)的脈沖補(bǔ)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(diǎn)，當(dāng)機(jī)床經(jīng)這些點(diǎn)時，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)事先測定的補(bǔ)償值進(jìn)行補(bǔ)償 。 4． 3 軟件補(bǔ)償法 在 CNC 系統(tǒng)中可以利用軟件進(jìn)行計算機(jī)輔助補(bǔ)償。所補(bǔ)償?shù)恼`差可以是常值系統(tǒng)性誤差，如螺距累積誤差補(bǔ)償、反向間隙誤差補(bǔ)償，還可以補(bǔ)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(jī)將新的誤差曲線存儲起來，還可以在機(jī)床壽命期 間內(nèi)補(bǔ)償由于磨損等引起的精度損失，進(jìn)行坐標(biāo)軸校準(zhǔn)。 4． 3． 1 反向間隙誤差補(bǔ)償 其基本思想和硬件補(bǔ)償法一樣。當(dāng)坐標(biāo)軸接收到反向指令時，調(diào)用間隙補(bǔ)償程序，自動將齒隙補(bǔ)償值加到由插補(bǔ)程序算出的位置增量命令中進(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)償 首先要在機(jī)床上建立絕對原點(diǎn)，然后根據(jù)實(shí)測出的機(jī)床某一坐標(biāo)軸的全程定位誤差曲線確定補(bǔ)償點(diǎn)，列成誤差修正表存入計算機(jī)，當(dāng)工作臺位移時，由安裝在絕對原點(diǎn)出的微江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020 屆?？粕厴I(yè)論文 25 動開關(guān)發(fā)出絕對原點(diǎn)定位信號，以后計算機(jī)隨時發(fā)出對應(yīng)目標(biāo)補(bǔ)償點(diǎn)的誤差補(bǔ)償信息，對機(jī)床的 定位誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 圖 43 所示曲線為實(shí)測的定位誤差曲線，將該曲線以單位補(bǔ)償脈沖當(dāng)量進(jìn)行分割，各交點(diǎn)處即為目標(biāo)補(bǔ)償點(diǎn)，對圖中 1～ 5點(diǎn)處由于定位誤差均為正值，因而需要作減脈沖補(bǔ)償，而在點(diǎn) 7～ 10 處則需進(jìn)行加脈沖補(bǔ)償。這樣經(jīng)補(bǔ)償后可由原來全長上定位誤差大于 6個補(bǔ)償脈沖當(dāng)量減為 2 個補(bǔ)償脈沖當(dāng)量（即177。 1個補(bǔ)償脈沖當(dāng)量）范圍內(nèi)。 圖 43 定位誤差補(bǔ)償點(diǎn)的確定 4． 3． 3 由熱變形等引起的變值系統(tǒng)性誤差的補(bǔ)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(shí)測出不同 變量值時機(jī)床主要工作位置的定位誤差曲線，確定補(bǔ)償點(diǎn)，列成誤差修正表（或矩陣）存入計算機(jī)。 微機(jī)根據(jù)機(jī)床位置檢測元件測出的坐標(biāo)位置和由傳感器測得的實(shí)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(diǎn)的坐標(biāo)修正量，送入 CNC 控制系統(tǒng)補(bǔ)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(jī)。根據(jù)機(jī)床的現(xiàn)行坐標(biāo)位置和實(shí)測變量值，由誤差函數(shù)式實(shí)時求出其誤差修正量進(jìn)行誤差補(bǔ)償。 以補(bǔ)償由熱變形引起的定位誤差為例，首先可通過測定機(jī)床某些重要部位的溫升和影江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020屆專科生畢業(yè)論文 26 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(jìn)行誤差補(bǔ)償，在機(jī)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(jī)，當(dāng)機(jī)床工作時，根據(jù)傳感器實(shí)測溫度和機(jī)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(bǔ)償進(jìn)給脈沖，由步進(jìn)電機(jī)完成補(bǔ)償。圖 44所示為熱變形誤差補(bǔ)償系統(tǒng)框圖。 一般，列表形式誤差補(bǔ)償有時需要較大的計算機(jī)內(nèi)存，而函數(shù)形式存儲占用計算機(jī)內(nèi)存較少，但要求實(shí)時計算誤差修正量，占用計算機(jī)較長的運(yùn)算時間。因而，對機(jī)床誤差在線補(bǔ)償，要求計算機(jī)有較高的運(yùn) 算速度。 圖 44 熱變形誤差補(bǔ)償系統(tǒng)框圖 從數(shù)控機(jī)床進(jìn)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(bǔ)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(jī)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(bǔ)償?shù)男Ч伙@著，但也可進(jìn)行誤差補(bǔ)償。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020 屆?？粕厴I(yè)論文 1 結(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計主要對數(shù)控機(jī)床位置精度的檢測及補(bǔ)償進(jìn)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(jī)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(bǔ)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(yùn)用還是自身實(shí)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(jìn)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。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020屆?？粕厴I(yè)論文 2 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(xiàn)的作者，以及正在聽取我答辯的各位老師，前輩的經(jīng)驗(yàn)和成果是寶貴的，我定當(dāng)沿著先人的足跡，為我國的機(jī)械行業(yè)添磚加瓦！ 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020 屆?？粕厴I(yè)論文 3 參考文獻(xiàn) [1]林其駿 .機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，中國科學(xué)技術(shù)出版社， 1991年。 [2]林 其駿 .全國高等教育自學(xué)考試指導(dǎo)委員會，數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社， 2020年。 [3]李建文，朱云紅 .用線紋尺檢測數(shù)控機(jī)床的位置誤差，計量技術(shù)， 2020 。 [4]李建文 .用線紋尺檢測數(shù)控機(jī)床的位置精度 計量與測試技術(shù) 1999年 第 04期 [5]鐘偉弘，關(guān)保國 .數(shù)控機(jī)床定位誤差的激光干涉法檢測與補(bǔ)償，組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)， 2020年第 09期。 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