數(shù)控機床定位精度的綜合分析

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1、機械設計與制造第9期132MachineryDesign&Manufacture2010年9月文章編號：1001-3997(2010)09—0132～02數(shù)控機床定位精度的綜合分析王哲趙愛國趙德云徐璐(貴州大學機械工程學院，貴陽550003)ComprehensiveanalysisofthepositioningprecisionofCNCWANGZhe，ZHAOAi-guo，ZHAODe-yun，XULu(MechanicalEngineeringCollegeofGuizhouUniversity，Guiyang55

2、0003，China)中圖分類號：TH16文獻標識碼：A1引言不存在直線度誤差時，如圖2所示。機床工作臺滑體的理論行程S將等于激光干涉儀實際測量值S。。(S=So數(shù)控機床目前在我國應用的已經十分廣泛，定位精度是數(shù)控而在實際情況中，導軌G存在直線度誤差，如圖3所示。明機床的一個重要指標。數(shù)控機床定位精度是指機床的可動部件在顯看出工作臺滑體實際行程將不等于激光干涉儀實際測量值而數(shù)字控制系統(tǒng)控制下，快速或勻速運動時所能達到的預設坐標精產生誤差(5≠S．o度，是數(shù)控機床區(qū)別于普通機床的一個顯著標志。對于機床定位精度還可用誤差來表示

3、，主要包括：控制系統(tǒng)誤差，導軌直線度誤干涉鏡反射鏡差，反向間隙誤差，溫度誤差等，機床定位精度對于機床的切削加工精度會產生重要影響，因而定位精度也是判斷數(shù)控機床優(yōu)良程度的重要參數(shù)。2影響機床定位精度的各主要因素圖l激光干涉儀測量示意圖2．1機床導軌直線度對于定位精度的重要影響由于長期生產加工影響，機床在使用過程中會產生應力變形，導致導軌的幾何精度發(fā)生變化，當導軌的水平度和平行度發(fā)生改變時，滑體與導軌間的接觸力與摩擦力會發(fā)生相應改變，必然致使滑體和導軌的各配合面間隙不均勻，從而影響數(shù)控機床的定位精度。對于機床導軌直線度誤差經過

4、大量實際測量發(fā)現(xiàn)多集中于導軌的中段發(fā)生弧面彎曲，對此可用雙頻激光干涉儀進行精確檢測，如圖1所示。具體檢測方法為：安裝雙頻激光干涉儀，在需要圖2機床導軌無直線度誤差時圖3機床導軌存在直線度誤差時測量的機床坐標軸方向上安裝光學檢測裝置，調整激光頭指向，以上情況產生的原因是，由于導軌存在直線度誤差，導致滑使測量軸線與機床滑體移動軸線平行或共線，保持光路準直，待體在固定位置時與理論行進方向產生微小的角度偏差，稱為偏激光預熱后輸入測量參數(shù)，按規(guī)定的測量程序對機床導軌直線度差角盧，此偏差角使固定于工作臺的激光干涉儀的檢測反射進行測量，

5、最后分析數(shù)據并給出測量結果。棱鏡組也隨之出現(xiàn)一定偏擺，最終導致工作臺滑體的位移行程通過大量檢測數(shù)據顯示和理論推導，在理想狀態(tài)下，導軌Gs與激光干涉儀的實際測量值5不一致。如圖4所示：s一機床理★來稿日期：2009—11—26第9期王哲等：數(shù)控機床定位精度的綜合分析133論行程；s?！S和Y軸行程的實際測量值；—激光測量直導值等分為若干行程段，測量出各段目標位置的平均反向差值軌面距離；m一導軌直線度誤差；z一滑體角度波動值；—定位，將其作為機床的間隙補償參數(shù)輸入控制系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)在控誤差。制坐標軸反向運動時，應先自動讓該坐

6、標反向運動K值，然后再按指令進行運動。．如圖6所示，工作臺正向移動到日點，然后反向移動到點，換向時，機床(絲杠)先反向移動值，然后移動到點；該過程機床系統(tǒng)實際指令運動值L為：，J=K，反向間隙補償在坐標軸處于任何方式時均有效。而在系統(tǒng)進行雙向螺距補償時，由于雙向螺距補償值已經包含了反向間隙，因此不需要重復設置反向間隙補償值。圖4導軌直線誤差幾何分析圖2_2絲杠螺距誤差對于定位精度的影響機床使用的絲桿在制造過程中必然存在加工誤差，這就導致絲杠的螺距并不是均勻的，在傳動過程中的進給量也不是均衡的，再加上在機床正常加工時的摩損，

7、都將使機床系統(tǒng)檢測控制回路不斷的搜尋最佳位置，而造成跟蹤誤差過大，從而影響機床定位精度。2：3環(huán)境溫度對于定位精度的影響圖5伸縮式導軌防護罩機床在正常使用時，機體暴露于環(huán)境中，由于溫度的變化，導致機床導軌及工作臺等產生熱伸或冷縮變形，當滑體進行位移時，控制系統(tǒng)指令坐標和實際位移坐標會產生誤差，因此要考慮溫度對于定位精度的影響。2．4機床震動對于定位精度的影響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應力影響，床身會產生微小震動，控制系統(tǒng)指令坐標和實際行程坐圖6反向間隙補償標會產生一定的偏差，此時對于定位精度必然產

8、生一定影響，因3．3減少溫度對定位精度的影響此必須考慮震動對于定位精度的影響。數(shù)控機床本體會隨著溫度的高低變化產生熱伸或冷縮變形，2．5反向間隙對于定位精度的影響這直接會對定位精度產生一定影響，尤其是對高精密機床或超高所謂反向間隙是指絲杠和螺母之間存在一定的間隙，所以在精密機床的影響更大，有時更是致命性