如何提高精密機械加工數控機床的精度？

　　隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，數控機床作為新一代機床在精密機械加工制造中得到了廣泛的應用。隨著(zhù)精密加工技術(shù)的飛速發(fā)展和對加工零件精度的要求，對數控機床的精度也提出了更高的要求。雖然用戶(hù)在購買(mǎi)數控機床時(shí)，都非?？粗貦C床的位置精度，特別是各軸的定位精度和重復定位精度。但是，這些數控機床的精度到底如何呢?大量統計數據表明:65.7%的新機，安裝不符合其技術(shù)指標;使用中的數控機床90%處于錯誤狀態(tài)。因此，為了及時(shí)發(fā)現并解決問(wèn)題，提高零件的加工精度，經(jīng)常對機床的工作狀態(tài)進(jìn)行監控，對機床精度進(jìn)行檢測是非常必要的。

　　目前，數控機床位置精度檢測通常采用國際標準ISO230-2或國家標準GB10931-89等。同一臺機床，由于使用的標準不同，產(chǎn)生的位置精度是不一樣的，所以在選擇數控機床的精度時(shí)，也一定要注意它所使用的標準。數控機床位置通常是指數控軸的反向偏置和定位精度。對于無(wú)論是測定還是補償都是提高加工精度的必要途徑。

　　首先，反向偏見(jiàn)

　　在數控機床上，由于各坐標軸傳動(dòng)鏈上的驅動(dòng)元件(如伺服電機、伺服液壓電機和步進(jìn)電機)存在反向死區，各機械運動(dòng)傳動(dòng)副的回隙等誤差存在，導致各軸在反向運動(dòng)中由正轉反時(shí)形成反向偏置，通常也稱(chēng)為回隙或損耗。對于數控機床的半閉環(huán)伺服系統，反向偏置的存在會(huì )影響機床的定位精度和重復定位精度，從而影響產(chǎn)品的加工精度。如G01切割運動(dòng)，反向偏置會(huì )影響插補運動(dòng)的精度，如果偏差過(guò)大會(huì )造成“圓不夠圓，方不夠方”的情況;和G00快速定位運動(dòng)，反向偏置影響機床的定位精度，使鉆孔、鏜孔等加工孔位精度降低。同時(shí)，隨著(zhù)設備運行時(shí)間的增加，由于磨損引起的間隙逐漸增大，反向偏差也會(huì )增加。因此，有必要定期測量和補償機床軸向的反向偏差。

　　反向偏差的測定

　　反向偏置測量法:在被測行程的軸線(xiàn)上，將前進(jìn)或反向運動(dòng)提前一段距離與停止位置作為基準，然后在同一方向上給出一定的運動(dòng)命令值，使其移動(dòng)一段距離，再向相反方向移動(dòng)相同距離，測量停止位置與參考位置的差值。在靠近行程中間和兩端的三個(gè)點(diǎn)分別進(jìn)行多次測量(通常是七次)，并確定每個(gè)位置的平均值。得到的平均值中的最大值為反向偏差的實(shí)測值。在測量時(shí)必須先移動(dòng)一段距離，否則無(wú)法得到正確的反向偏差值。

　　在測量直線(xiàn)運動(dòng)軸的反向偏差時(shí)，測量?jì)x器通常帶有百分表或百分表。如果條件允許，可以使用雙頻激光干涉儀進(jìn)行測量。在使用表盤(pán)指示器或表盤(pán)指示器進(jìn)行測量時(shí)，要注意桌座與桿的延伸不宜過(guò)長(cháng)過(guò)長(cháng)，因為測量的懸臂較長(cháng)，桌座受力移動(dòng)，導致計數不準確，補償值不真實(shí)。如果用編程來(lái)實(shí)現測量，可以使測量過(guò)程更加方便和準確。

　　例如，在三坐標立式機床上測量x軸的反向偏差時(shí)，首先將量規壓在主軸的柱面上，然后運行以下程序進(jìn)行測量:

　　N10 g91 g01 x50 f1000;桌子向右移動(dòng)

　　N20 x 50;工作臺左側，消除傳動(dòng)間隙

　　N30 g04 x5;暫停觀(guān)看

　　N40 Z50;z軸升力開(kāi)口

　　N50 X-50:工作臺在左邊

　　N60 X50:表右移位復位

　　N70 Z-50: Z軸復位

　　N80 G04 X5:暫停觀(guān)察

　　N90 M99;

　　需要注意的是，在工作臺的不同速度下測量的結果會(huì )有所不同。一般情況下，低速時(shí)所測值比高速時(shí)大，特別是在機床軸載和運動(dòng)阻力較大時(shí)。低速運動(dòng)表轉速低，不易超調(相對于“回隙”)，因此測量值較大;在高速時(shí)，由于表速高，超調容易出現超調，測值小。

　　測量旋轉軸反向偏差量的方法與測量直線(xiàn)軸的方法相同，只是用于測試的儀器不同。

　　反向偏差補償

　　國內數控機床，定位精度，有很多>0.02mm，但無(wú)補償功能。對于這類(lèi)機床，在某些場(chǎng)合可通過(guò)編程實(shí)現單向定位，并可清除回隙。在機械零件恒定的條件下，一旦低速單向定位到達插補起點(diǎn)，就開(kāi)始插補過(guò)程。當假進(jìn)給遇到反方向時(shí)，對齒隙值進(jìn)行形式插補，以提高插補加工的精度?；旧峡梢员ＷC零件的公差。

　　對于其他類(lèi)型的數控機床，通常在數控存儲器中有許多地址專(zhuān)門(mén)用于存儲每個(gè)軸的回隙值。當機器的某一軸被命令改變運動(dòng)方向時(shí)，數控裝置會(huì )自動(dòng)讀取該軸的反向間隙值，補償并修正坐標位移命令值，使機床精確定位在命令位置上，消除或減少微小的反向偏差對機器精度的不利影響。

　　一般數控系統只有單齒隙補償可用，為了平衡高低速運動(dòng)的精度，除了更好地做好機械外，只有快速運動(dòng)的被測值的反向偏置作為補償值的輸入，很難達到平衡，要考慮到快速定位精度和切割插補精度。

　　對于FANUC0i和FANUC18i等數控系統，有兩種間隙補償可用于快速運動(dòng)(G00)和低速切削進(jìn)給運動(dòng)(G01)。根據不同的進(jìn)給方式，數控系統自動(dòng)選擇使用不同的補償值，以完成更高精度的加工。

　　輸入參數NO11851 (G01的試驗速度可根據常用的切削進(jìn)給速度和機器特性確定)，將G00測量的齒隙G00值輸入參數NO11852。需要注意的是，如果數控系統單獨執行指定的間隙補償，應將參數號1800的第4位(RBK)設為1;如果RBK設置為0，則指定反向間隙補償。G02、G03、JOG和G01使用相同的補償值。

     　　二、定位精度

　　數控機床定位精度是指被測機床中運動(dòng)部件在數控系統中所能達到的運動(dòng)位置精度，是區別于普通數控機床的一項重要的機床精度，它與機床的幾何精度一起對機床的切削精度有著(zhù)重要的影響，特別是對孔加工中的節距誤差有著(zhù)決定性的影響。數控機床的加工精度可由其所能達到的定位精度來(lái)確定，因此對數控機床的定位精度進(jìn)行檢測和補償是保證加工質(zhì)量的必要手段。

　　定位精度的測定

　　目前采用雙頻激光干涉儀對機床進(jìn)行檢測加工?；诩す飧缮鏈y量原理，以激光實(shí)時(shí)波長(cháng)為測量標準，提高了測試精度，擴大了應用范圍。檢測方法如下:

　　安裝雙頻激光干涉儀;

　　在需要測量的機器坐標軸方向安裝光學(xué)測量裝置;

　　調整激光頭，使測量軸與機器運動(dòng)軸共線(xiàn)或平行，使光學(xué)預對準對準;

　　激光預熱后，輸入測量參數;

　　按規定的測量程序測量機器的運動(dòng);

　　數據處理和結果輸出。

　　補償的定位精度

　　如果被測定位誤差超出數控機床誤差允許范圍，必須對機床誤差進(jìn)行補償。常用的方法是計算節距誤差補償表，手動(dòng)進(jìn)入機床數控系統