【正文】 制造業(yè)自動化。中國汽車報。中國建材報。大連理工大學(xué)。北京工業(yè)大學(xué)。[24] SYSTEMS LIMITED 1988 APPENDIX CGENERAL ALIGNMENT PROCEDURES APPENDIX DNATIONAL AND INTERNATIONAL STANDARDS。[20]，機(jī)械制造與自動化，2001年第6期。[17]，數(shù)控機(jī)床市場，2005年第07期。[13]，計量與測試技術(shù)。[9]鄒兆東，機(jī)械研究與應(yīng)用，2006年2月第19卷，第1期。[4] 計量與測試技術(shù) 1999年 第04期[5]鐘偉弘，組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2000年第09期。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。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。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。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。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。（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)。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。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)。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。 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，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。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。 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。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)。反向間隙補(bǔ)償反向間隙補(bǔ)償又稱為齒隙補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床通常采用電氣補(bǔ)償法進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償和螺距累積誤差補(bǔ)償來提高定位精度。據(jù)此，數(shù)控機(jī)床的位置精度主要評定以下三項精度指標(biāo):1)機(jī)床的重復(fù)定位精度R由于實(shí)測中測量次數(shù)n小于10，則宜采用下式計算標(biāo)準(zhǔn)偏差值，來代替 式中字母的含義同前，只是可用，代入，可用，代入。坐標(biāo)軸的定位精度： 從公式可以看出，定位精度不考慮位置和運(yùn)動方向，由兩個極值與之差的最大值來確定。在本課題中，將采用我國常使用的國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 2302)及國家標(biāo)準(zhǔn)GB1093189。3．2．3 材料死程誤差線性測量時，材料膨脹補(bǔ)償通常只會應(yīng)用至等于所測激光距離的材料死程長度。 隨著角度未準(zhǔn)直的增加，誤差也跟著顯著增加，如下表所示：角度 q ( mm/metre) 角度 q（弧分）誤差 ( ppm) 要使余弦誤差達(dá)到最小，測量激光束必須準(zhǔn)直，并與運(yùn)動軸平行。3．2．2 余弦誤差激光束路徑與運(yùn)動軸之間存在的任何未準(zhǔn)直都會造成測得的距離和實(shí)際的運(yùn)動距離之間有差異。如下圖316所示。路徑 L2 的激光測量死程誤差與兩個光學(xué)元件間的距離有關(guān)，此時系統(tǒng)定標(biāo)為L1，如圖315。圖313首先在干涉鏡和反射鏡之間放一張卡遮斷從反射鏡返回的光束。 圖311將線性干涉鏡與反射鏡放置的越近越好，如圖312所示。 圖39移動機(jī)床，使線性反射鏡靠近激光器，并將一個光靶安裝在前端，白點(diǎn)朝上。圖中，線性干涉鏡是固定光學(xué)鏡，而反光鏡是移動光學(xué)鏡。打開 ML10 激光器和 EC10以及 PC 機(jī)的主電源。然后將數(shù)據(jù)連接電纜的一端插到 PC10/PCM20 接口卡上的 5 針插座中，另一端插到 ML10 激光器后部的插座中。(3)線性測量設(shè)置圖36 用于測量定位精度的典型系統(tǒng)設(shè)置測量線性定位的典型系統(tǒng)設(shè)置如圖36所示。這兩道光束會再反射回分光鏡，重新匯聚之后返回激光頭，其中會有一個探測器監(jiān)控兩道光束間的干涉。分光鏡管上標(biāo)有兩個箭頭以顯示其方位。從反射鏡7和8發(fā)射回來的兩束光到偏振分光器6的分光面會合，再經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡偏振器10，由接收器11接收為測量信號，測量信號與參考信號的差值即為多普勒頻率差Δf,計數(shù)在時間內(nèi)計取頻率為Δf的脈沖數(shù)。設(shè)兩束光振幅相同，頻率分別為f1和f2 (f1和f2相差很?。Ｏ聢D33即為步距規(guī)機(jī)構(gòu)圖。測量過程中應(yīng)在測量位置停留足夠時間，以便準(zhǔn)確地觀察和記錄。 測量前被測機(jī)床和線紋尺等應(yīng)在20士5℃室溫內(nèi)等溫12小時。 目標(biāo)位置是指運(yùn)動部件要達(dá)到的位置。自制夾具應(yīng)穩(wěn)定可靠，調(diào)整方便。 遵循阿貝原則將0級或1級線紋尺安放在機(jī)床的工作臺上，如圖31示。當(dāng)數(shù)控機(jī)床沿被測坐標(biāo)軸的軸線方向作直線移動到目標(biāo)位置時，通過讀數(shù)顯微鏡從精密線紋尺精確讀出該目標(biāo)位置的讀數(shù)值，經(jīng)過誤差修正得該目標(biāo)位置的實(shí)際位置。坐標(biāo)軸的失動量是該坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動鏈上驅(qū)動部件（如伺服電機(jī)、伺服油馬達(dá)和步進(jìn)電機(jī)等）的反向死區(qū)、各機(jī)械運(yùn)動傳動副的反向間隙和彈性變形等誤差的綜合反映。它是反映軸運(yùn)動精度穩(wěn)定性的最基本的指標(biāo)。為此，有些機(jī)床采用預(yù)拉伸的方法來減小熱伸長的影響 。在一些進(jìn)給傳動鏈剛度不太好的數(shù)控機(jī)床上，采用各種進(jìn)給速度定位時會得到不同的定位精度曲線和不同的反向死區(qū)（間隙），因此，對一些質(zhì)量不高的數(shù)控機(jī)床，即使有很好的出廠定位精度檢查數(shù)據(jù)，也不一定能成批加工出高加工精度的零件。但目前國內(nèi)激光測量儀較少，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠的出廠檢測及用戶驗(yàn)收檢測還是用標(biāo)準(zhǔn)尺進(jìn)行比較測量（圖23a）。本文在第三章中將介紹數(shù)控機(jī)床位置精度檢測的直線運(yùn)動位置精度檢測方法。 機(jī)床位置精度的主要檢測項目機(jī)床位置精度的主要檢測項目有:①直線運(yùn)動位置精度(包括X ,Y,Z,U,V,W軸)；②直線運(yùn)動重復(fù)定位精度；③直線運(yùn)動反向間隙(失動量)測定；④直線運(yùn)動的原點(diǎn)返回精度；⑤回轉(zhuǎn)運(yùn)動定位精度(轉(zhuǎn)臺A,B,C軸)；⑥回轉(zhuǎn)運(yùn)動重復(fù)定位精度；⑦回轉(zhuǎn)軸原點(diǎn)的返回精度；⑧回轉(zhuǎn)運(yùn)動反向間隙(失動量)測定。重復(fù)定位精度越低，對整個夾具的定位來說精度越高。定位（測量）次數(shù)愈多（100次），則規(guī)律性愈明顯。實(shí)際上兩類性質(zhì)的誤差是同時存在的。2．1．1 定位誤差的統(tǒng)計檢驗(yàn)方法對于某一目標(biāo)位置，當(dāng)按給定指令使移動部件移動時，其實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間總會存在誤差，多次向該位置定位時，誤差值不可能完全一致，而總會有一定的分散。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對數(shù)控機(jī)床定位精度采用統(tǒng)計檢驗(yàn)方法確定 圖21 定位精度示意圖重復(fù)定位精度是指在數(shù)控機(jī)床上，反復(fù)運(yùn)行同一程序代碼，所得到的位置精度的一致程度。它是通過對測量值進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析處理后得出來的結(jié)果。數(shù)控機(jī)床位置精度的補(bǔ)償方法有：機(jī)械式補(bǔ)償法，軟件式補(bǔ)償法，絲杠螺距誤差補(bǔ)償法，電氣補(bǔ)償法等。本次論文要求了解塊規(guī)法及線紋尺顯微鏡法，學(xué)習(xí)RENISHAW的雙頻激光干涉儀檢測方法。運(yùn)用數(shù)控機(jī)床位置精度檢測與補(bǔ)償方法，不但可以提高機(jī)床精度，而且對于進(jìn)一步認(rèn)識數(shù)控系統(tǒng)功能和數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)具有積極現(xiàn)實(shí)的意義。1．3 數(shù)控機(jī)床位置精度的檢測及補(bǔ)償?shù)闹匾噪S著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為一種高精度、高效率、穩(wěn)定性強(qiáng)的自動化加工設(shè)備，已經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)必不可少的現(xiàn)代化裝備。存在的主要原因有：①認(rèn)識方面：對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點(diǎn)認(rèn)識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。從縱向看，我國的發(fā)展速度很快，但橫向比(與國外對比)，技術(shù)水平有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢。②初步形成數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地，在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠和產(chǎn)業(yè)基地。在此階段，由于改革開放和國家的重視，及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。全面開放的良好環(huán)境為我國制造業(yè)發(fā)展帶來了歷史性機(jī)遇“中國制造”的影響力越來越大。數(shù)控機(jī)床的制造與應(yīng)用水平制約著這些領(lǐng)域的發(fā)展，尤其是在我國，對數(shù)控機(jī)床的精度和效率提出了更高的要求。數(shù)控機(jī)床的位置精度是影響其高精度的一個重要方面，因此有必要對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行位置精度的檢測和補(bǔ)償。【13】張劍，加工中心精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，制造技術(shù)與機(jī)床，1999，（5）?！?】[J].河南科技大學(xué)學(xué)報，2003 （9）；3739?！?】[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社。主要參考文獻(xiàn)和書目：【1】[M].重慶；西南交通大學(xué)出版社。設(shè)計（論文）提綱及進(jìn)度安排：提綱：一、 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況及位置精度的檢測和補(bǔ)償?shù)闹匾?。在NUM數(shù)控系統(tǒng)中,如果能正確地運(yùn)用該功能,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。數(shù)控機(jī)床位置精度的補(bǔ)償方法有：機(jī)械式補(bǔ)償法，軟件式補(bǔ)償法，絲杠螺距誤差補(bǔ)償法，電氣補(bǔ)償法等。，鑒于目前我國已經(jīng)很少再使用測微儀和成組塊規(guī)法進(jìn)行數(shù)控機(jī)床位置精度的檢測，故而本文著重研究的是雙頻激光干涉儀檢測方法。本文只討論國際標(biāo)準(zhǔn)ISO—2302，中國標(biāo)準(zhǔn)GB10931—89，日本標(biāo)準(zhǔn)JIS B 6336及德國標(biāo)準(zhǔn)VDI/DGQ 3441。標(biāo)準(zhǔn)長度測量以雙頻激光干涉儀為準(zhǔn)。，了解它的基本特征分量主要分為：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、反向定位的失動量、最小可能移動量。課題研究目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段：研究內(nèi)容：本文著眼于我國數(shù)控機(jī)床的迅猛發(fā)展，主要從以下五個部分進(jìn)行研究： 簡述數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況以及在機(jī)械制造業(yè)中的重要地位。因此，對數(shù)控機(jī)床的位置精