数控机床定位精度的综合分析.pdf

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1、机械设计与制造第9期132MachineryDesign&Manufacture2010年9月文章编号：1001-3997(2010)09—0132～02数控机床定位精度的综合分析王哲赵爱国赵德云徐璐(贵州大学机械工程学院，贵阳550003)ComprehensiveanalysisofthepositioningprecisionofCNCWANGZhe，ZHAOAi-guo，ZHAODe-yun，XULu(MechanicalEngineeringCollegeofGuizhouUniversity，Guiy

2、ang550003，China)中图分类号：TH16文献标识码：A1引言不存在直线度误差时，如图2所示。机床工作台滑体的理论行程S将等于激光干涉仪实际测量值S。。(S=So数控机床目前在我国应用的已经十分广泛，定位精度是数控而在实际情况中，导轨G存在直线度误差，如图3所示。明机床的一个重要指标。数控机床定位精度是指机床的可动部件在显看出工作台滑体实际行程将不等于激光干涉仪实际测量值而数字控制系统控制下，快速或匀速运动时所能达到的预设坐标精产生误差(5≠S．o度，是数控机床区别于普通机床的一个显著标志。对于机床定位

3、精度还可用误差来表示，主要包括：控制系统误差，导轨直线度误干涉镜反射镜差，反向间隙误差，温度误差等，机床定位精度对于机床的切削加工精度会产生重要影响，因而定位精度也是判断数控机床优良程度的重要参数。2影响机床定位精度的各主要因素图l激光干涉仪测量示意图2．1机床导轨直线度对于定位精度的重要影响由于长期生产加工影响，机床在使用过程中会产生应力变形，导致导轨的几何精度发生变化，当导轨的水平度和平行度发生改变时，滑体与导轨间的接触力与摩擦力会发生相应改变，必然致使滑体和导轨的各配合面间隙不均匀，从而影响数控机床的定位精

4、度。对于机床导轨直线度误差经过大量实际测量发现多集中于导轨的中段发生弧面弯曲，对此可用双频激光干涉仪进行精确检测，如图1所示。具体检测方法为：安装双频激光干涉仪，在需要图2机床导轨无直线度误差时图3机床导轨存在直线度误差时测量的机床坐标轴方向上安装光学检测装置，调整激光头指向，以上情况产生的原因是，由于导轨存在直线度误差，导致滑使测量轴线与机床滑体移动轴线平行或共线，保持光路准直，待体在固定位置时与理论行进方向产生微小的角度偏差，称为偏激光预热后输入测量参数，按规定的测量程序对机床导轨直线度差角卢，此偏差角使固定

5、于工作台的激光干涉仪的检测反射进行测量，最后分析数据并给出测量结果。棱镜组也随之出现一定偏摆，最终导致工作台滑体的位移行程通过大量检测数据显示和理论推导，在理想状态下，导轨Gs与激光干涉仪的实际测量值5不一致。如图4所示：s一机床理★来稿日期：2009—11—26第9期王哲等：数控机床定位精度的综合分析133论行程；s。—轴和Y轴行程的实际测量值；—激光测量直导值等分为若干行程段，测量出各段目标位置的平均反向差值轨面距离；m一导轨直线度误差；z一滑体角度波动值；—定位，将其作为机床的间隙补偿参数输入控制系统。CN

6、C系统在控误差。制坐标轴反向运动时，应先自动让该坐标反向运动K值，然后再按指令进行运动。．如图6所示，工作台正向移动到日点，然后反向移动到点，换向时，机床(丝杠)先反向移动值，然后移动到点；该过程机床系统实际指令运动值L为：，J=K，反向间隙补偿在坐标轴处于任何方式时均有效。而在系统进行双向螺距补偿时，由于双向螺距补偿值已经包含了反向间隙，因此不需要重复设置反向间隙补偿值。图4导轨直线误差几何分析图2_2丝杠螺距误差对于定位精度的影响机床使用的丝杆在制造过程中必然存在加工误差，这就导致丝杠的螺距并不是均匀的，在传

7、动过程中的进给量也不是均衡的，再加上在机床正常加工时的摩损，都将使机床系统检测控制回路不断的搜寻最佳位置，而造成跟踪误差过大，从而影响机床定位精度。2：3环境温度对于定位精度的影响图5伸缩式导轨防护罩机床在正常使用时，机体暴露于环境中，由于温度的变化，导致机床导轨及工作台等产生热伸或冷缩变形，当滑体进行位移时，控制系统指令坐标和实际位移坐标会产生误差，因此要考虑温度对于定位精度的影响。2．4机床震动对于定位精度的影响X在高速定位或是切削加工中，由于受到摩擦阻力或是工件应力影响，床身会产生微小震动，控制系统指令坐标

8、和实际行程坐图6反向间隙补偿标会产生一定的偏差，此时对于定位精度必然产生一定影响，因3．3减少温度对定位精度的影响此必须考虑震动对于定位精度的影响。数控机床本体会随着温度的高低变化产生热伸或冷缩变形，2．5反向间隙对于定位精度的影响这直接会对定位精度产生一定影响，尤其是对高精密机床或超高所谓反向间隙是指丝杠和螺母之间存在一定的间隙，所以在精密机床的影响更大，有时更是致命性