浅谈数控机床精度误差的测定与补偿

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1、浅谈数控机床精度误差的测定与补偿：本文通过对数控机床常用的几种精度误差的测定与补偿方法的分析，阐述了螺距补偿的原理与方法，并以SINUMERIK840D作实例分析利用数控系统的对机床精度误差补偿功能进行调整，从而大大提高数控机床的定位精度。　　关键词：定位精度补偿误差　　　　0引言　　目前在装备制造业中，数控机床作为新一代母机已经被广泛应用。如今零件制造精度逐年提高，机密加工技术发展迅猛，因此对加工设备精度的要求不断提升，高性能的数控机床需求加大。目前机床所采用的传动方式大多以伺服电机连接丝杠通过丝母进行传动。由于加工条件限制，所有的丝杠都存在误差，所以当电机按照系统指令

2、转动足够的圈数之后，反映到移动轴上的位置总会出现误差。丝杠精度越差，行程越长，累计误差也就越大。通过利用数控系统的补偿功能可以提升机床精度和性能。有统计资料显示：新出厂的数控机床有65%在装配过程中性能指标未达到理想状态，80%以上的机床存在精度缺失，因此，要定期对数控机床进行精度测量与误差补偿。特别是各轴的定位精度和重复定位精度，以便及时发现和解决问题,提高零件加工精度。　　1丝杠螺距补偿原理　　在机床坐标系中，在测量轴的运动行程内将其分为若干相等的测量段，每个测量单位的测量点可以根据总行程与实际测量情况可以适当增加，通过激光干涉仪进行测量，测量时被测目标须多次从正反两

3、个方向运动到目标零点，测出将每个测量点的位置偏差并计算出平均值，测量系统将该值记录在PC机内，然后将该值填人数控系统的螺距误差补偿表中。通过数控系统补偿后，被测轴将根据运算后的补偿值到达目标位置，使误差部分抵消，实现螺距误差的补偿。通常数控机床包含定位精度，反向偏差，垂度偏差，双向螺补几个位置精度的要求。因此对几项精度的测量与补偿是提高数控机床加工精度的有效手段。　　2定位精度的测定与补偿[1]　　通常在数控系统的控制下，被测机床的运动部件所能达到的最高位置精度被称为数控机床的定位精度。它是作为数控机床的一项重要的动态精度，与机床的几何精度共同决定机床切削精度。现阶段多采

4、用激光干涉仪测量法对数控机床进行误差检测和数据分析。我单位采用RenishaERIK840D系统的数控机床Z轴为例，介绍其使用激光干涉仪检测螺距误差的步骤与补偿过程。首先架设激光干涉仪，将测量设备与补偿设备与PC机连接并将反射镜组件固定在被测轴上方；设置测量零点并编制测量程序设置跃层量用于消除反向间隙误差使测量更准确，设置单位定长为步距，并将测量轴行程分为数个测量点；启动测量程序，要求全行程至少完成三次正反向测量，激光干涉仪将自动在PC机记录测量数据，通过数据拟合算出各个测量点的平均误差补偿值；打开数控系统螺距误差补偿界面，将此误差补偿值输入数控系统的补偿文档里面，确认后

5、存储。SINUMERIK840D的补偿有两种方式。第一种方法为系统自动生成补偿文件，将补偿文件传入计算机，在PC机上编译并输入补偿值，佳能补偿文件传入系统，第二种方法为，系统自动生成螺距补偿文件，将补偿文件格式更改为加工程序，通过OP单元佳能补偿值输进该程序，运行该零件程序即可将补偿值写入系统。一般应用第二种方法进行补偿。定位精度作为数控机床出厂的重要指标，一般在出厂之前就已经完成补偿，但是随着设备投入使用时间越长，传动机构的磨损与老化对机床定位精度误差的影响越来越明显，导致数控设备加工精度下降。若定期采用激光干涉仪按照上述方法对机床进行定位精度补偿，可以有效的控制机床误

6、差对机床精度造成的不良影响，提高机床的加工精度，使机床处于最佳精度状态。　　3反向偏差的测量与补偿　　数控机床的传动系统中，各运动轴进给传动链的驱动部件或者链接部件（如联轴器）存在反向死区，反向间隙等误差存在于各机械运动传动副中，这些将使各坐标轴在运动换向的瞬间形成间隙从而造成反向偏差误差，通常也称反向间隙或失动量。数控机床多采用半闭环反馈的伺服系统，其定位精度与重复定位精度会由于反向间隙误差的存在影响设备的加工精度。在G00快速定位运动中，机床的定位精度会受到反向间隙误差会影响，使得钻孔、镗孔等孔加工时各孔间的位置精度降低，而在G01的直线插补切削过程中,插补的精度也会

7、受到反向间隙误差的影响，若偏差过大就会造成零件报废等不良后果。以SINUMERIK840D反向偏差的补偿为例，将在快速运动时测得的反向偏差值作为补偿值输入补偿参数，对坐标位移指令值进行补偿、修正，使机床准确地定位在指令位置上，消除或减小反向偏差对机床精度的不利影响。　　4悬垂补偿与双向螺距补偿[2]　　悬垂补偿是由于补偿轴由于自身重量而产生的悬垂误差。该补偿将轴分为两类：基准轴和补偿轴。根据基准轴的位置对补偿轴进行实际值的补偿。补偿值是系统附加给轴的一个偏移量。当Y1轴沿负向移动时，Z1轴沿负向的悬垂误差越来越大。补偿时，根据