如何提高精密機械加工數(shù)控機床的精度？

　　隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，數(shù)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。隨著精密加工技術的飛速發(fā)展和對加工零件精度的要求，對數(shù)控機床的精度也提出了更高的要求。雖然用戶在購買數(shù)控機床時，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(shù)控機床的精度到底如何呢?大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明:65.7%的新機，安裝不符合其技術指標;使用中的數(shù)控機床90%處于錯誤狀態(tài)。因此，為了及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高零件的加工精度，經(jīng)常對機床的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，對機床精度進行檢測是非常必要的。

　　目前，數(shù)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(shù)控機床的精度時，也一定要注意它所使用的標準。數(shù)控機床位置通常是指數(shù)控軸的反向偏置和定位精度。對于無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

　　在數(shù)控機床上，由于各坐標軸傳動鏈上的驅(qū)動元件(如伺服電機、伺服液壓電機和步進電機)存在反向死區(qū)，各機械運動傳動副的回隙等誤差存在，導致各軸在反向運動中由正轉(zhuǎn)反時形成反向偏置，通常也稱為回隙或損耗。對于數(shù)控機床的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，反向偏置的存在會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，反向偏置會影響插補運動的精度，如果偏差過大會造成“圓不夠圓，方不夠方”的情況;和G00快速定位運動，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，隨著設備運行時間的增加，由于磨損引起的間隙逐漸增大，反向偏差也會增加。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:在被測行程的軸線上，將前進或反向運動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命令值，使其移動一段距離，再向相反方向移動相同距離，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點分別進行多次測量(通常是七次)，并確定每個位置的平均值。得到的平均值中的最大值為反向偏差的實測值。在測量時必須先移動一段距離，否則無法得到正確的反向偏差值。

　　在測量直線運動軸的反向偏差時，測量儀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行測量。在使用表盤指示器或表盤指示器進行測量時，要注意桌座與桿的延伸不宜過長過長，因為測量的懸臂較長，桌座受力移動，導致計數(shù)不準確，補償值不真實。如果用編程來實現(xiàn)測量，可以使測量過程更加方便和準確。

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

　　N10 g91 g01 x50 f1000;桌子向右移動

　　N20 x 50;工作臺左側(cè)，消除傳動間隙

　　N30 g04 x5;暫停觀看

　　N40 Z50;z軸升力開口

　　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:暫停觀察

　　N90 M99;

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

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

　　反向偏差補償

　　國內(nèi)數(shù)控機床，定位精度，有很多>0.02mm，但無補償功能。對于這類機床，在某些場合可通過編程實現(xiàn)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，就開始插補過程。當假進給遇到反方向時，對齒隙值進行形式插補，以提高插補加工的精度。基本上可以保證零件的公差。

　　對于其他類型的數(shù)控機床，通常在數(shù)控存儲器中有許多地址專門用于存儲每個軸的回隙值。當機器的某一軸被命令改變運動方向時，數(shù)控裝置會自動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(shù)控系統(tǒng)只有單齒隙補償可用，為了平衡高低速運動的精度，除了更好地做好機械外，只有快速運動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(shù)控系統(tǒng)，有兩種間隙補償可用于快速運動(G00)和低速切削進給運動(G01)。根據(jù)不同的進給方式，數(shù)控系統(tǒng)自動選擇使用不同的補償值，以完成更高精度的加工。

　　輸入?yún)?shù)NO11851 (G01的試驗速度可根據(jù)常用的切削進給速度和機器特性確定)，將G00測量的齒隙G00值輸入?yún)?shù)NO11852。需要注意的是，如果數(shù)控系統(tǒng)單獨執(zhí)行指定的間隙補償，應將參數(shù)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(shù)控機床定位精度是指被測機床中運動部件在數(shù)控系統(tǒng)中所能達到的運動位置精度，是區(qū)別于普通數(shù)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重要的影響，特別是對孔加工中的節(jié)距誤差有著決定性的影響。數(shù)控機床的加工精度可由其所能達到的定位精度來確定，因此對數(shù)控機床的定位精度進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行檢測加工。基于激光干涉測量原理，以激光實時波長為測量標準，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測量裝置;

　　調(diào)整激光頭，使測量軸與機器運動軸共線或平行，使光學預對準對準;

　　激光預熱后，輸入測量參數(shù);

　　按規(guī)定的測量程序測量機器的運動;

　　數(shù)據(jù)處理和結(jié)果輸出。

　　補償?shù)亩ㄎ痪?/p>

　　如果被測定位誤差超出數(shù)控機床誤差允許范圍，必須對機床誤差進行補償。常用的方法是計算節(jié)距誤差補償表，手動進入機床數(shù)控系統(tǒng)