数控机床精度检验与补偿

学习单元7

数控机床精度检验与补偿数控机床精度的概念测量仪器仪表用步距规作精度检验与螺距补偿的方法定位精度的确定学生对数控机床进行定位精度检验和螺距补偿考核一台数控机床等级的精度组成一般来讲分为三类：1、几何精度指影响机床加工精度的组成零部件的精度，包括本身的尺寸、形状精度及部件装配后的位置及相互间的运动精度，如平面度、重回度、相交度、平行度、直线度、垂直度等。2、位置精度简单的讲，位置精度就是指机床刀具趋近目标位置的能力。它是通过对测量值进行数据统计分析处理后得出来的结果。一般由定位精度、重复定位精度及反向间隙三部分组成。3、工作精度通过用机床加工规定的试件，对加工后的试件进行精度测量，评价是否符合规定的设计要求。1、数控机床精度的概念定位精度：

定位精度是指实际位置与指令位置的一致程度,其不一致量即为定位误差其误差称为定位误差。定位误差包括伺服系统、检测系统、进给系统等的误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。它将直接影响零件加工的精度。重复定位精度：

它是指在数控机床上，反复运行同一程序代码，所得到的位置精度的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给传动环节的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。一般情况下，重复定位精度是呈正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的精度指标

1、数控机床精度的概念反向间隙：

在进给轴运动方向发生改变时，机械传动系统都存在一定的间隙，这个间隙称为反向间隙，它会造成工作台定位误差，间隙太大还会造成系统振荡。1、数控机床精度的概念2、测量仪器仪表2.1百分表

用于测量精度要求不高的场合，用于测量反向间隙。2.2激光干涉仪

激光干涉仪量程大（几十米），测量精度高（0.01微米级）可以用于反向间隙和螺距误差。新型的激光干涉仪还具有测量机床几何误差、补偿数据自动生成和输入的功能。2.2激光干涉仪2、测量仪器仪表2.2激光干涉仪2、测量仪器仪表2.2激光干涉仪2、测量仪器仪表激光干涉仪功能直线定位精度、重复定位精度测量螺距误差测试、补偿旋转工作台测试角度测量直线度测量垂直度测量2、测量仪器仪表2.3球杆仪2、测量仪器仪表2.3球杆仪2、测量仪器仪表2.3球杆仪测试系统2、测量仪器仪表球杆仪功能

循圆测试提供快速且有效的方法来进行工具机循迹精度的量测。循圆测试能显示在循圆路径两轴同动的情形。当机器多轴沿着循圆轨迹移动时，任一轴会以正弦波形的加速度、速度及位置变化运行。量测循圆路径资料将可显示机器移动路径与理想圆路径的偏离量，绘制出的外型将可用来诊断与伺服不匹配、背隙、反向凸波、直角度误差、周期性误差、黏滞度、机器振动的关联性。2、测量仪器仪表2.3球杆仪测试图片2、测量仪器仪表2.3球杆仪测试图片2、测量仪器仪表2.4步距规功能：确定定位精度和重复定位精度，进行反向间隙补偿和螺距补偿2、测量仪器仪表

用步距规测量定位精度因其操作简单而在批量生产中被广泛采用

3.1测量方法

步距规结构如图1所示：尺寸P1、P2、….Pi按100mm间距设计，加工后测量出P1、P2、….Pi的实际尺寸作为定位精度检测时的目标位置坐标（测量基准）。测量时，将步距规置于工作台上，并将步距规轴线与Z轴轴线校平行，令Z轴回零；将杠杆千分表固定在主轴箱上（不移动），表头接触在P0点，表针置零；用程序控制工作台按标准循环图（图2）移动，移动距离依次为P1、P2、….Pi，表头则依次接触到P1、P2、….Pi点，表盘在各点的读数则为该位置的单向位置偏差，按标准循环图测量5次，将各点读数（单向位置偏差）记录在记录表中，按“GB/T12421.2—99标准”对数据进行处理，可确定该坐标的定位精度和重复定位精度。3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法P010φ50φ80PiP2P1图1步距规结构图位置i（m=5）i0123…m=5循环jj=1,2,..n图2标准检验循环图3、用步距规作精度检验与螺距补偿的方法3.3螺距补偿咱原理数控机床税软件补偿瘦的基本原钥理是在机异床的机床杨坐标系中邀，在无补生偿的条件设下，在轴恋线测量行待程内将测扔量行程等黎分为若干佛段，测量荷出各目标五位置Pi的平均位隔置偏差把平均惜位置偏粥差反向猾叠加到极数控系偶统的插蠢补指令竭上，如怖下图所旦示，指娘令要求诸沿Z轴运动娇到目标规位置Pi，目标联实际位寻置为Pij,该点的房诚平均位唤置偏差沾为将该值堪输入系惑统，则哥系统CNC在计算时岸自动将目诱标位置Pi的平均负位置偏惑差叠加睁到插补恨指令上海，实际丝式运动位摄置为，使误差部炉分抵消，各实现误差革的补偿。螺距误差铃可进行单冶向和双向以补偿。3、用都步距规窝作精度瞒检验与笔螺距补愿偿的方恒法3.4反向间洲隙补偿损原理反向间隙板补偿又称团为齿隙补葵偿。机械史传动链在杰改变转向缘瑞时，由于阴反向间隙菠的存在，姻会引起伺控服电机的添空转，而第无工作台捕的实际运娱动，又称帝失动。反序向间隙补尽偿原理是恰在无补偿喝的条件下碧，在轴线帝测量行程疲内将测量丢行程等分钓为若干段赞，测量出页各目标位罗置Pi的平均反唯向差值，缺作为机床昆的补偿参域数输入系册统。CNC系统在原控制坐早标轴反恋向运动笛时，自坦动先让扶该坐标腰反向运内动值，蜂然后按堤指令进逮行运动么。3、用步丹距规作精肿度检验与泡螺距补偿继的方法3.5用步距规裕检测机床孝精度及进蜡行补偿的再操作步骤以华中数伯控系统车雅床的Z轴定位捕精度测场量和补贺偿为例窃，具体撒操作步量骤如下腐：（1）进入港系统，靠将轴补技偿参数往全部清流零；（2）将顶构尖锥面嚷擦拭干细净，分功别装入岩主轴锥马孔以及朗尾座锥债孔内，县并锁紧鹿；（3）Z轴回零诞，尾座盾放在离物溜板箱30MM间隙处，吧锁紧尾座佛，Z轴不能移缝动；（4）擦拭答干净步境距规两坊端顶尖酬孔，嵌迟入两端逮顶尖之扰间，转锹动尾座吵套筒，帐上紧步头距规，捎并锁紧昂尾座套盘筒；（5）将杠天杆千分缴表固定赞在刀架徒上，调乖整杠杆脱千分表午的位置窑，使之声与步距蹲规之间浆进出自芒由；3、用步蒙距规作精僚度检验与仁螺距补偿快的方法（6）根据步忠距规的实役际间距数介值，编写它合理的数帐控加工程缝序；（7）调整杨杠杆千锄分表的班表头对催零，自今动运行磁程序，席使Z轴的正熊反向都译移动相中同的数加值，在铸换向时冬注意消摆除反向母间隙；（8）测量5个循环巧，并将绪读数记组录到“川实验记狭录表”边中。停船止运行始，将表掌头移开课测量面否。（9）按”趋定位精剧度和重铲复定位阅精度的笛确定GB/T朝1742值1.2—镇99标准”对掌数据进行螺处理，先存计算出“他平均位置抄偏差”、销“反向赞差值Bi租”和“平啊均反向堤值Bi”；3、用步毯距规作精避度检验与渐螺距补偿凳的方法（10）误差还补偿反向间纺隙补偿肥：将记录表薄中计算所锄得的轴线壤平均反向驻差值写入弃系统Z轴补偿护参数表雀的“反访向间隙销（内部挨脉冲当厘量）”授后的数谎据栏；关一般做墨单向螺治距补偿役，如果盗做双向亦螺距补吐偿，该躲栏目填坚写0，因为双吨向螺距补胶偿已经包这含了反向繁间隙。3、用伪步距规岭作精度市检验与归螺距补捡偿的方挎法单向螺距会补偿：将“螺徒距补偿色类型”贸设为“1”，“补睁偿点数垦”设为蠢“6”，“补偿配间隔”鸦根据步距锹规的实际鬼间隔设置宁，“参考馒点偏差号没”为“5”；将“记沟录表”果中“平修均位置选偏差埋”的值膊填入“Z轴补偿垃参数表脚”的“馋偏差值[]”内；即尊：将剑值填由入“偏差赚值（内部粥脉冲当量材）[5蒙]”将梢值填入躁“偏差替值（内祖部脉冲巷当量）[4常]”将距值填入道“偏差勿值（内志部脉冲纠当量）[3抛]”将疤值填入好“偏差剪值（内邪部脉冲膀当量）[2虑]”将葬值填柱入“偏差溜值（内部脱脉冲当量偏）[1盲]”将铲值填入乌“偏差划值（内握部脉冲清当量）[0曾]”断电保肚存参数兄；3、用步酷距规作精稿度检验与所螺距补偿然的方法（11）单向宇补偿后罪，按前尊面所述冻实验步艘骤再次欲进行定臂位精度别的测量竞并进行烂数据处炎理。这计算出Z轴线单向顿补偿后的闭定位精度膛和重复定糖位精度。跟在实验过瘦程中，杠卷杆千分表蜘的读数是米否接近于搁零，如果炭接近，表马明螺距误宜差补偿和搏反向间隙骑补偿正确乱。（12）填写页检验报若告按指导书演和检验报缓告要求对靠实验数据时进行处理铸并填写检绳验报告。3、用步尖距规作精故度检验与阴螺距补偿酱的方法①GB/T靠1742律1.2-首99国家标散准评定预方法目标位永置Pi：运动部槐件编程要迹达到的位品置。下标i表示沿轴之线选择的级目标位置可中的特定嘱位置。实际位置Pij（i=0~刃m，j=1贺~n）：运动慨部件第j次向第i个目标递位置趋皇近时的飘实际测妙得的到宵达位置驴。位置偏差Xij：运动部地件到达的袜实际位置趴减去目标虑位置之差忆，Xij=Pij—Pi。4、定位精度落和重复定健位精度的仗确定·单向趋括近：运院动部件船以相同侵的方向然沿轴线弱（指直乳线运动纲）或绕枪轴线（笋指旋转陵运动）奶趋近某偷目标位谢置的一探系列测饿量。符谋号↑表果示从正色向趋近架所得参娇数，符禽号↓表行示从负缴向趋近争所得参亲数，如Xij↑或Xij↓。·双向趋近鞋：运动欢部件从二牌个方向沿售轴线或绕康轴线趋近赖某目标位逐置的一系宾列测量。·某一位置糊的单向平榆均位置偏策差↑或知↓：运翅动部件由n次单向趋勇近某一位午置Pi所得的淹位置偏且差的算俭术平均于值。↑=或碎↓=4、定位精度泥和重复定挖位精度的堂确定·某一位置退的双向平总均位置偏篮差宰：赞运动部件萄从二个方册向趋近某绝一位置Pi所得的冈单向平喘均位置湾偏差毅↑皂和↓的算术挥平均值。=（链↑+插↓）/2·某一位置绣的反向差汗值Bi：运动部膀件从二个冒方向趋近句某位置时两套单向平均咱位置偏差腊之差。Bi=床↑—托↓4、定位精度偷和重复定均位精度的吨确定·轴线反向召差值B和轴线荡平均反梯向差值祖：运动虹部件沿琴轴线或取绕轴线号的各目貌标位置剧的反向须差值的王绝对值落│Bi│中的最大锁值即为轴静线反向差唯值B。沿轴线惭或绕轴线筛的各目标辅位置的反哲向差值的Bi的算术竖平均值感即为轴按线平均齿反向差敏值B=m余ax.颂[│脸Bi│]·在某一及位置的筑单向定文位标准沈不确定尸度的估星算值Si↑或Si↓：=4、定位精抖度和重并复定位孟精度的钟确定通过对某膏一位置Pi的n次单向趋崖近所获得欢的位置偏啦差标准不吨确定度的歪估算值。广即Si↑=Si↓=·在某一御位置的边单向重渗复定位潮精度Ri↑或Ri↓及双向重些复定位精歼度RiRi↑=4凉Si↑和Ri↓=4甲Si↓Ri=max稀.[2耐Si↑+切2Si↓+│宰Bi│；Ri↑；Ri↓]4、定位精磁度和重队复定位护精度的列确定·轴线双向稳重复定位缝精度R，则有R=m榴ax.转[Ri]·轴线双向妻定位精度A：比由双向控定位系近统偏差统和双向沫定位标猜准不确降定度估许算值的2倍的组合复来确定的年范围。骄即A=m劣ax(I↑+2戴Si↑；I↓+2裕Si↓)－min唯(I↑-2Si↑；I↓-2污Si↓)4、定位精度慢和重复定况位精度的齿确定②定位耐精度和鄙重复定列位精度凝的确定JISB劝6330矩-198白0标准（倡日本）·定位精度A：在测置量行程民范围内耗（运动露轴）测2点，一橡次往返巡寿目标点症检测（特双向）芒。测试祝后，计丹算出每景一点的殿目标值淡与实测轻值之差底，取最别大位置眯偏差与逝最小位晓置偏差里之差除址以2，加正负价号（±）作为该弃轴的定位特精度。即裂：A=±贿1/2｛Max.毫[（Max.纸Xj↑-Mi智n.Xj↑），（Max.震Xj↓-Mi煌n.Xj↓）]｝·重复定缺位精度R：在测秒量行程揭范围内