提高数控加工精度方法的研究

2010-10-30福建吕明霞

职业技术 2010年5期

福建吕明霞

提高数控加工精度方法的研究

福建吕明霞

数控机床在职业院校实训场所和相应机械加工企业中的应用越来越广泛,对于数控机床加工的精度要求也越来越高，笔者对影响数控加工精度的因素进行了多方位分析,并在此基础上对提高数控机床加工精度常见的方法进行了详细的阐述。对于正确选择和应用数控机床有一定的指导作用。

数控机床；加工精度

前言

随着制造业的发展，数控机床在工业中的应用已越来越广泛，但与普通机床一样也存在着加工误差。误差不仅在加工过程中由于机床的精度而形成，而且还受控制器插补精度、反向偏差、定位精度和重复定位精度、工艺措施、程序编制等因素的影响。我们可以通过采取适当的措施，来减小这些误差，并提高机床的加工精度，更好地保证零件的加工质量。

一、插补精度

1.插补误差

插补就是根据零件轮廓的形状，在已知的特点之间插入一些中间点的过程，以此来协调各控制轴的运动轨迹。在插补过程中，由于插入的中间点经常处在理论轮廓之外，而导致加工出的实际轮廓与理论轮廓不一致，由此产生插补误差。

2.减小插补误差的措施

用减小插补间距来减小近似运算的误差。插补误差是由许多因素决定的，有些因素是硬件方面的，例如：机床的分辨率太小等。有些则是软件方面的。硬件上则可选择精度高的数控系统、控制单元和伺服电动机；软件上则可通过改变插补的形式及运算方法加以控制。

二、反向偏差和定位精度

数控机床的位置标准通常指各数控轴的反向偏差和定位精度，对于这二者的测定和补偿是提高加工精度的必要途径。

1.反向偏差

在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常也称反向间隙或失动量。反向偏差会影响到机床的定位精度和重复定位精度。

（1）反向偏差的测定

在所测坐标轴的行程内，预先向正向或反向移动一段距离并以此停止位置为基准，再在同一方向给予一定移动指令值，使之移动一段距离，然后再往相反方向移动相同的距离，测量停止位置与基准位置之差。在靠近行程的中点及两端的三个位置分别进行多次测定(一般为七次)，求出各个位置上的平均值，以所得平均值中的最大值为反向偏差测量值。测量直线运动轴的反向偏差时，测量工具通常采有千分表或百分表，若条件允许，可使用双频激光干涉仪进行测量。

（2）反向偏差的补偿

一般的数控机床，通常数控装置内存中设有若干个参数地址，专供存储各轴的反向间隙值。当机床的某个轴被指令改变运动方向时，数控装置会自动读取该轴的反向间隙值，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。图1为GSK928TC反向间隙补偿参数列表，将所测得的Z、X轴反向间隙误差，存入P07、P08两个补偿参数中，重新上电即可。

图1GSK928TC反向间隙补偿

2.定位精度

定位精度是指所测量的机床运动部件在数控系统控制下运动所能达到的位置精度，它与机床的几何精度共同对机床切削精度产生重要的影响。

（1）定位精度的测定

目前多采用双频激光干涉仪对机床检测和处理分析，利用激光干涉测量原理，以激光实时波长为测量基准，所以提高了测试精度及增强了适用范围。检测方法如下：

①安装双频激光干涉仪；

②在需要测量的机床坐标轴方向上安装光学测量装置(如图2)；

图2 轴方向光学测量装置的安装

③调整激光头，使测量轴线与机床移动轴线共线或平行，即将光路预调准直；

④待激光预热后输入测量参数；

⑤按规定的测量程序对运动机床进行测量；

⑥数据处理及结果输出。

（2）定位精度的补偿

若通过RS232接口将计算机与机床CNC控制器联接起来，用自动校准软件控制激光干涉仪与数控机床同步工作，实现对数控机床定位精度的自动检测及自动螺距误差补偿（如图3），其补偿方法如下：备份CNC控制系统中的已有补偿参数：由计算机产生进行逐点定位精度测量的机床CNC程序，并传送给CNC系统；自动测量各点的定位误差：根据指定的补偿点产生一组新的补偿参数，并传送给CNC系统，螺距自动补偿完成；重复进行精度验证。