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數(shù)控機(jī)床精度激光檢測(cè)與補(bǔ)償

1、數(shù)控機(jī)床精度激光檢測(cè)與補(bǔ)償

數(shù)控機(jī)床（包括加工中心、車削中心、電加工機(jī)床等各種類型的數(shù)控機(jī)床）是現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)中最重要的設(shè)備。數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高，精度高，大量應(yīng)用于復(fù)雜零件、高精度零件及批量零件的加工。數(shù)控機(jī)床出廠前必須進(jìn)行三大類型檢查，即幾何精度、定位精度和切削精度。幾何精度一般使用各種量具進(jìn)行檢測(cè)，而定位精度必須使用激光儀進(jìn)行檢測(cè)。目前我國數(shù)控機(jī)床位置精度檢驗(yàn)采用的是國家標(biāo)準(zhǔn)“GB/T 17421.2-2000”《機(jī)床檢驗(yàn)通則第2 部分：數(shù)控軸線的定位精度和重復(fù)定位精度的確定》，該標(biāo)準(zhǔn)完全等同于國際標(biāo) 準(zhǔn) 化組織標(biāo) 準(zhǔn) “ISO230-2 ：1997 ”《Test code for machine tools-Part2:Determination of accuracy and repeatability of positioning numerically controlled axes》。

2、數(shù)控機(jī)床位置誤差的補(bǔ)償

數(shù)控機(jī)床在裝配完成后，其定位精度一般是達(dá)不到出廠標(biāo)準(zhǔn)要求的，靠提高零件加工精度，或者提高裝配質(zhì)量來保證機(jī)床精度，將極大地增加制造成本。而使用數(shù)控系統(tǒng)的“螺距誤差補(bǔ)償”功能，對(duì)數(shù)控機(jī)床的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，是一種即有效又經(jīng)濟(jì)的方法。

3、數(shù)控系統(tǒng)螺距補(bǔ)償?shù)幕驹?/p>數(shù)控系統(tǒng)螺距補(bǔ)償?shù)幕驹砜梢愿爬橐痪湓挕胺雌涞蓝兄耗氵M(jìn)我退；你退我進(jìn)！”，也就是說，機(jī)床多走多少，數(shù)控系統(tǒng)就讓機(jī)床少走多少；反之，機(jī)床少走多少，數(shù)控系統(tǒng)就讓機(jī)床多走多少。第1步用激光測(cè)量?jī)x測(cè)出機(jī)床的位置誤差規(guī)律（激光測(cè)量?jī)x的精度高于1ppm/百萬分之一）；第2步用數(shù)控系統(tǒng)的“螺距誤差補(bǔ)償”功能，對(duì)數(shù)控機(jī)床的誤差進(jìn)行補(bǔ)償（輸入數(shù)控系統(tǒng)“螺距誤差補(bǔ)償”的相關(guān)參數(shù)）；第3步用激光測(cè)量?jī)x測(cè)量機(jī)床的位置誤差規(guī)律，看其補(bǔ)償后是否達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。

4、數(shù)控系統(tǒng)螺距補(bǔ)償?shù)母鞣N方法

線性補(bǔ)償法：用激光測(cè)量?jī)x測(cè)出機(jī)床全行程的總誤差，然后輸入數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，其輸入值對(duì)應(yīng)于用激光測(cè)量?jī)x測(cè)出的機(jī)床全行程的總誤差。機(jī)床移動(dòng)時(shí)，把全行程分成若干相等距離，再將總誤差平分成相等份數(shù)，分配到全行程的每一段行程上。這種方法比較簡(jiǎn)單，只能保證全行程的精度，無法補(bǔ)償機(jī)床全行程上各點(diǎn)的隨機(jī)誤差。早期數(shù)控機(jī)床采取這種補(bǔ)償方法，目前，已很少有數(shù)控系統(tǒng)采取這種方法。逐點(diǎn)補(bǔ)償法：根據(jù)機(jī)床行程的大小，將全行程分成若干等距離，用激光測(cè)量?jī)x測(cè)出各段距離實(shí)際的誤差值，再將各個(gè)誤差值輸入到數(shù)控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)中。逐點(diǎn)補(bǔ)償法根據(jù)其原理分類可以分為幾種不同的方法：1．按誤差值類型可以分為增量誤差值補(bǔ)償和絕對(duì)誤差值補(bǔ)償。增量誤差值補(bǔ)償是將相鄰點(diǎn)之間誤差的差值輸入到數(shù)控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)中。這種方法需要計(jì)算出相鄰點(diǎn)之間誤差的差值，比較麻煩。目前，采用增量誤差值補(bǔ)償?shù)膹S家有日本發(fā)那科、三菱，國產(chǎn)凱恩帝、廣州數(shù)控等。而采用絕對(duì)誤差值補(bǔ)償方法，可以直接將各點(diǎn)的誤差值輸入到數(shù)控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)中，不用計(jì)算相鄰點(diǎn)之間誤差的差值，比較簡(jiǎn)單。2．按補(bǔ)償方向可以分為單向誤差值補(bǔ)償和雙向誤差值補(bǔ)償。單向誤差值補(bǔ)償在數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償參數(shù)中只有一組補(bǔ)償參數(shù)，數(shù)控機(jī)床要求用激光測(cè)量?jī)x6 / 80測(cè)出機(jī)床正負(fù)兩個(gè)方向的誤差值，在實(shí)際補(bǔ)償操作中可以采用三種方式，使用正方向的誤差值；使用負(fù)方向的誤差值；使用正負(fù)方向的誤差值平均值。使用哪種方式，操作者可以依據(jù)具體情況靈活掌握。建議采用正負(fù)方向的誤差值平均值進(jìn)行補(bǔ)償，可以兼顧正負(fù)兩個(gè)方向的誤差補(bǔ)償。雙向誤差值補(bǔ)償要求數(shù)控系統(tǒng)的“螺距誤差補(bǔ)償”功能設(shè)置正負(fù)兩組誤差補(bǔ)償參數(shù)，可以將機(jī)床正負(fù)移動(dòng)誤差分別寫入到相應(yīng)的參數(shù)組中。這種雙向誤差值補(bǔ)償?shù)姆椒梢暂^好地提高機(jī)床的位置精度，是一種比較先進(jìn)的技術(shù)，特別是當(dāng)機(jī)床正負(fù)移動(dòng)兩個(gè)方向的誤差規(guī)律相差較大時(shí)，可以取得很好的補(bǔ)償效果。

5、數(shù)控機(jī)床何時(shí)需要進(jìn)行精度激光檢測(cè)和補(bǔ)償

1．新制造的數(shù)控機(jī)床出廠前及在使用現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試驗(yàn)收時(shí)。2．?dāng)?shù)控機(jī)床加工的零件精度達(dá)不到要求時(shí)。3．?dāng)?shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障相關(guān)的零部件更換時(shí)（如軸承、導(dǎo)軌、絲杠、進(jìn)給電機(jī)等）。4．?dāng)?shù)控機(jī)床大修后。5．?dāng)?shù)控機(jī)床管理部門依據(jù)數(shù)控機(jī)床設(shè)備管理?xiàng)l例的要求，定期對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精度激光檢測(cè)和補(bǔ)償

6、直線位移精度激光檢測(cè)程序

（調(diào)用子程序方式）O0001;（主程序 O0001）M98P1000L10; (M98P101000) （M98 調(diào)用子程序 P1000 循環(huán) L10 次）M98P2000L10; (M98P102000) （M98 調(diào)用子程序 P2000 循環(huán) L10 次）M30;? （M30 主程序結(jié)束）O1000; （子程序 O1000）G91G0X-10.; （G91 增量移動(dòng)、G0 快速移動(dòng)、X 移動(dòng)-10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暫停 4 秒）G91G0Y-10.; （G91 增量移動(dòng)、G0 快速移動(dòng)、Y 移動(dòng)-10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暫停 4 秒）G91G0Z -10.; （G91 增量移動(dòng)、G0 快速移動(dòng)、Z 移動(dòng)-10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暫停 4 秒）M99; （M99 子程序結(jié)束）O2000; （子程序 O2000）G91G0X10.; （G91 增量移動(dòng)、G0 快速移動(dòng)、X 移動(dòng)+10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暫停 4 秒）G91G0Y10.; （G91 增量移動(dòng)、G0 快速移動(dòng)、Y 移動(dòng)+10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暫停 4 秒）G91G0Z 10.; （G91 增量移動(dòng)、G0 快速移動(dòng)、Z 移動(dòng)+10 毫米）G04X4.0;(G04P4000) （G04 暫停 4 秒）M99; （M99 子程序結(jié)束）注：機(jī)床開機(jī)回參考點(diǎn)（機(jī)床零點(diǎn)）方向決定檢測(cè)時(shí)的移動(dòng)方向。1．當(dāng)機(jī)床開機(jī)回參考點(diǎn)（機(jī)床零點(diǎn)）方向?yàn)檎龝r(shí)（機(jī)床坐標(biāo)軸移動(dòng)到正向最遠(yuǎn)端），需用上述的檢測(cè)程序，即子程序O1000 中坐標(biāo)軸移動(dòng)為負(fù)向；子程序O2000 中坐標(biāo)軸移動(dòng)為正向。2．當(dāng)機(jī)床開機(jī)回參考點(diǎn)（機(jī)床零點(diǎn)）方向?yàn)樨?fù)時(shí)（機(jī)床坐標(biāo)軸移動(dòng)到負(fù)向最遠(yuǎn)端），上述的檢測(cè)程序需做相應(yīng)的改變，即子程序O1000 中坐標(biāo)軸改為正向移動(dòng)；子程序O2000中坐標(biāo)軸改為負(fù)向移動(dòng)。3．根據(jù)激光檢測(cè)時(shí)實(shí)際移動(dòng)的坐標(biāo)軸名稱，選用上述程序中相應(yīng)坐標(biāo)軸名稱的程序段。4．坐標(biāo)軸移動(dòng)距離及循環(huán)次數(shù)需根據(jù)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償?shù)膮?shù)確定。

7、數(shù)控機(jī)床螺距誤差補(bǔ)償主要步驟

1. 抄錄數(shù)控系統(tǒng)有關(guān)螺距誤差補(bǔ)償?shù)膮?shù)。2. 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償參數(shù)設(shè)置激光儀檢測(cè)的相關(guān)參數(shù)。注意：根據(jù)數(shù)控機(jī)床位置環(huán)的反饋方式選擇正確的材料溫度補(bǔ)償系數(shù)《全閉環(huán)（玻璃尺或鋼帶尺）、準(zhǔn)全閉環(huán)（編碼器直接安裝在絲桿端）、半閉環(huán)（編碼器）》。全閉環(huán)（玻璃尺）用 8；全閉環(huán)（鋼帶尺）用 10；準(zhǔn)全閉環(huán)、半閉環(huán)用 11.7。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)螺距誤差補(bǔ)償參數(shù)編制數(shù)控機(jī)床檢測(cè)程序（檢測(cè)間隔、點(diǎn)數(shù)、移動(dòng)方向及速度）。3. 開始檢測(cè)數(shù)控機(jī)床位置誤差。4. 根據(jù)檢測(cè)出的反向間隙誤差值，將數(shù)控機(jī)床的反向間隙調(diào)整到最佳狀態(tài)。5. 再次檢測(cè)數(shù)控機(jī)床位置誤差，將位置誤差值輸入到數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)中。（注意：可以多檢測(cè)幾遍，以便取得較穩(wěn)定的誤差規(guī)律，避免誤差不穩(wěn)定，影響補(bǔ)償效果。）6. 檢測(cè)數(shù)控機(jī)床位置誤差（補(bǔ)償后的第一遍檢測(cè)），檢查數(shù)控機(jī)床的精度是否達(dá)到要求？7. 如果補(bǔ)償后的第一遍檢測(cè)精度達(dá)到了要求，就可連續(xù)檢測(cè)多次，最后用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，得出最終結(jié)果。8. 編制檢測(cè)報(bào)告。

8、螺距誤差補(bǔ)償相關(guān)參數(shù)

轉(zhuǎn)載：數(shù)控筆記

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