【正文】 。制造業(yè)自動化 。 [30]宋劍行 。中國汽車報 。 [29]記者 韓樸 。中國建材報 。 [28]胡進 。大連理工大學(xué) 。 [27]李光 。北京工業(yè)大學(xué) 。 [26]盧紹青 。 [24] SYSTEMS LIMITED 1988 APPENDIX CGENERAL ALIGNMENT PROCEDURES APPENDIX DNATIONAL AND INTERNATIONAL STANDARDS。 [22]數(shù)字控制機床位置精度的評定方法， GB1093189，中華人民共和國國家標準。 [20]朱洪海 .工藝系統(tǒng)累積誤差補償原理的適用范圍，機械制造與自動化， 2020年第 6期。 [19]周漢輝 .英國雷尼紹先進技術(shù)與新的機床標準，新技術(shù)新工藝 [17]包云霞 .如何提高數(shù)控機床的精度，數(shù)控機床市場， 2020年第 07期。 [15]王建平，黃登紅，數(shù)控螺距誤差實時補償，組合機床與自動化技術(shù)， 2020年第 11 期。 [13]吳小川 .激光測量技術(shù)在數(shù)控機床定位精度檢驗中的應(yīng)用，計量與測試技術(shù)， 2020年 。 [11]陳國琛 .汪宏強，數(shù)控機床位置精度檢測與調(diào)試，制造技術(shù)與機床， 2020年第 5期。 [9]鄒兆東，賀艷 .數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢，機械研究與應(yīng)用， 2020年 2月第 19卷，第 1期。 [7]嚴勇 .數(shù)控機床螺距誤差的測量與補償，機電工程 技術(shù)， 2020年第 34 卷第 8期。 [4]李建文 .用線紋尺檢測數(shù)控機床的位置精度 計量與測試技術(shù) 1999年 第 04期 [5]鐘偉弘，關(guān)保國 .數(shù)控機床定位誤差的激光干涉法檢測與補償，組合機床與自動化加工技術(shù)， 2020年第 09期。 [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，機械工業(yè)出版社， 2020年。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。 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真、 詳細的講解，也為我搜集資料提供了不少建議和幫助。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。然后， 掌握Renishaw 雙頻激光干涉儀的工作原理及使用方法。 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)控機床位置精度的檢測及補償進行研究。 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。 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。 在確定該熱變形誤差函數(shù)表達式后，將其存入計算機，當機床工作時，根據(jù)傳感器實測溫度和機床現(xiàn)行坐標位置，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。 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。 （ 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)表達式存入計算機。 （ 1） 列表形式 對各變量（溫度、力等）以適當間距取值，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。 1個補償脈沖當量）范圍內(nèi)。 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量進行分割，各交點處即為目標補償點，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。當坐標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。如果定期測定各坐標軸的定位誤差，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，進行坐標軸校準。 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。 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。 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。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020屆專科生畢業(yè)論文 24 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，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。 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。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。 由于機床各坐標 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。 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。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020 屆?？粕厴I(yè)論文 23 圖 41 反向間隙補償 反向間隙誤差補償?shù)幕舅枷胧牵?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。 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。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)。 反向間隙補償反向間隙補償又稱為齒隙補償。采用該法靈活性大，補償量可以方便地改變，因此，不僅可以補償機床定位 誤差，還可以補償工藝系統(tǒng)其他各項誤差。 數(shù)控機床通常采用電氣補償法進行反向間隙補償和螺距累積誤差補償來提高定位精度。 在三維空間內(nèi)的定位誤差補償可用誤差矩陣的形式表示，只要實測出數(shù)控機床各坐標軸的定位誤差后，就可以確定誤差修正值對機床工作空間任一點的定位誤差進行補償。 和 jR175。 代入。 ， ijX? 代入， jX 可用 jX173。據(jù)此，數(shù)控機床的位置精度主要評定以下三項精度指標 : 1)機床的重復(fù)定位精度 R 由于實測中測量次數(shù) n 小于 10，則宜采用下式計算標準偏差值 jS ，來代替 jd 211 ()1 nj ij jiS X Xn ==229。 (在一個位置上的反向誤差 ) j j jB X X= ? ? 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020 屆?？粕厴I(yè)論文 21 從上述三項參數(shù)計算式中可以看出 .位置精度是用統(tǒng)計方法求得的。這個定義適用于單向和雙向定位精度。該標準采用三項參數(shù)評定機床的位置精度、即 :定位精度、雙向重復(fù)定位精度及平均反向誤差。 3． 3． 1 國 際標準 ISO2302 ISO 230 一 2《數(shù)控機床定位精度和重復(fù)定位精度的確定》。 3． 3 數(shù)控機床位置精度檢測的標準 目前 ,國際上比較通行的標準有 NMTBA(美國機床制造商協(xié)會標準 )、 JIS(日本工業(yè)標準 )、 VDI/DGQ(德國工程師協(xié)會 /德國質(zhì)量協(xié)會標準 )、 ISO(國際標準 )等。 若測量回路包含其它結(jié)構(gòu)，則該 “ 材料死程 ” 的任何熱膨脹或收縮或是負載偏差將會導(dǎo)致測量誤差。校準軟件中的信號強度表的靈敏度和分辨率不足以確保短軸上的精確準直。在長于一米的軸上，使用提供的準直步驟很容易達到這個目的。 當激光測量系統(tǒng)與運動軸未準直時，余弦誤差會使得測量的距離比實際距離要短。 此未準直誤差通常被稱為余弦誤差。 機床幾何顯示當移動鏡組位于軸的零點位置，這兩個鏡組彼此分得最開，此時可用預(yù)置功能來避免與定標激光干涉鏡系統(tǒng)有關(guān)的潛在死程誤差。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020 屆?？粕厴I(yè)論文 19 圖 316 死程誤差可不計時的正確設(shè)置 如果可能，定標激光器時使鏡組互相靠近。 圖 315 死程誤差 不過，若當設(shè)定定標時固定和移動鏡組彼此鄰接，死程誤差就可忽略不計。若干涉鏡及反射鏡之間沒有動作，且激光束四周的環(huán)境狀況有所改變，整個路徑 (LI + L2)的波長（空氣中 ）都會改變，但激光測量系統(tǒng)只會對 L2 距離進行補償。 在正常狀況下，死程誤差并不大，而且只會發(fā)生在定標后以及測量過程中的環(huán)境改變。 取下線性干涉鏡光靶，調(diào)整 干涉鏡 位置 ，直到激光束擊中白色光靶的中心。 將光靶安裝在干涉鏡的入射光孔中，使白點在上，并垂直和水平平移干涉鏡， 使 光束擊中光靶。 當 它們的位置離得很近 時 ，只需調(diào)整激光頭就能完成其余部分的準直調(diào)整。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020屆?？粕厴I(yè)論文 16 圖 310 調(diào)整 激光器或機床 位置 ，直到激光束擊中光靶的中心。 調(diào)整 激光器或機床 位置 ，直到光 束擊中光靶上的白點。 旋轉(zhuǎn)光閘， 使 激光器發(fā)出圖 39 中所示的直徑變小的光束。 圖 38 B、 線性干涉鏡及反射鏡的定位 調(diào)整 三腳架及激光器，使其垂直指向測量鏡組 。 本節(jié)中 說明 的準直調(diào)整過程，光學(xué)鏡組 設(shè)定如 圖 38所示。 大約需要 10 到 15 分鐘 讓 ML10 穩(wěn)定下來 ，然后 運行線性數(shù)據(jù)采集軟件 ，同時 使激光束與機床的運動軸準直。 圖 37 ML10 光閘位置 不發(fā)出任何光束。同樣再將 EC10 連接到接口卡上 ， 將環(huán)境傳感器連接到 EC10 上 ， 將 EC10 的空氣傳感器放在機床上或附近的適當位置 ， 將材料溫度傳感器放在機床上的適當位置。其次 在三腳架上安裝 ML10 激光頭 ，并 將 ML10 以及 EC10 連接到接口卡上。 按如下 步驟設(shè)定用于線性測量的激光器系統(tǒng)： 把 校準軟件 安裝在具有 PCM10 或 PCM20（ PCMCIA)卡 的 Renishaw 接口 的筆記本上。此種測量可與待測機床的標尺讀數(shù)比較，獲得機床精度的任何誤差 。 在線性測量時，其中一個光學(xué)元件保持不變，而另一個則沿著線性軸移動。一道光束（稱為參考光束）射向連接分光鏡的反射鏡，而第二道光束（測量光束）則通過分光鏡射入第二個反射鏡。 箭頭應(yīng)指向兩個反 射鏡，如上圖所示。線性干涉鏡位于 ML10 激光器和線性反射鏡之間的光束路徑，如圖 35所示 。 （ 2）線性測量原理 圖 35 線性測量的光學(xué)設(shè)置 要設(shè)置線性測量，將一個線性反射鏡連接到具有兩個緊螺紋的分光鏡上。Δ f） ；而垂直于分光面的頻率為 f1 的線偏振光完全發(fā)射到固定反射鏡 7。左右圓振光經(jīng) 1/4波 片 2后變成振動方向相互垂直的 線偏振光。 （ 1）激光干涉測量原理 圖 34 激光干涉測量原理圖 激光器； 1/4波 片； 分光器； 檢偏器； 接收器； 偏振分光器； 7， 反射鏡；9 棱鏡 將 He Ne 激光器 1 置于永久磁場中，由于塞曼效應(yīng)使激光原子譜線分裂為旋轉(zhuǎn)方向相反的左右圓偏振光。 江西理工大學(xué)南昌校區(qū) 2020屆?？粕厴I(yè)論文 12 圖 33 步距規(guī)機構(gòu)圖 3． 1． 3 雙頻激光干涉儀檢測法 激光干涉儀量程大 （幾十米），測量精度高（ 微米級）可以用于反向間隙和螺距誤差。無論采用哪種測量儀器，其在全程上的測量點數(shù)不應(yīng)少于 5點，測量間距按下式確定 Pi=i*P+k，其中， P 為測量間距； k在各自目標位置取不同的值，以獲得全測量行程上各自目標位置的不均勻間隔，以保證周期誤差被充分采樣。 3． 1． 3 步距規(guī)測量 定位精度和重復(fù)定位精度的測量儀器可以用激光干涉儀、線紋尺、步距規(guī)。按選擇的目標位置及循環(huán)方式編制機床的檢測程序