數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償方法

在數(shù)控機(jī)床加工零件的過(guò)程中   , 引起加工誤差的原因有很多方面。如機(jī)床零部件由于強(qiáng)度、剛度不夠引起而產(chǎn)生的變形，從而造成的誤差；還有因傳動(dòng)件的慣性、電氣線(xiàn)路的時(shí)間滯后等原因帶來(lái)的加工偏差等。有些誤差通過(guò)調(diào)整機(jī)床可以消除，但有些無(wú)法消除，這就需要我們通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)補(bǔ)償來(lái)消除。

1    常見(jiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)誤差

運(yùn)動(dòng)誤差是指由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)本身的原因而使刀具與工件間產(chǎn)生的相對(duì)位置誤差，數(shù)控機(jī)床上常見(jiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)誤差的原因有：

    a.機(jī)床的熱變形，機(jī)床構(gòu)件的扭曲與變形，傳動(dòng)軸或絲杠在扭矩作用下的扭曲變形引起的無(wú)效運(yùn)動(dòng)，都會(huì)造成零件的加工偏差；

    b.螺距誤差，開(kāi)環(huán)和閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的定位精度主要取決于滾珠絲杠的精度。但絲杠總會(huì)存在一定的螺距誤差，因此在加工過(guò)程中會(huì)造成零件的加工誤差；

c.齒隙或間隙，在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪間隙是引起傳動(dòng)誤差的一個(gè)主要原因。在絲杠螺母副傳動(dòng)時(shí)，其間的齒隙以及溜板的歪斜也會(huì)產(chǎn)生傳動(dòng)誤差。這類(lèi)誤差統(tǒng)稱(chēng)為齒隙誤差；

d. 機(jī)床溜板的磨擦、磨損造成的誤差。

2.1 反向間隙誤差補(bǔ)償

在進(jìn)給傳動(dòng)鏈中，齒輪傳動(dòng)、滾珠絲杠螺母副等均存在反向間隙，這種反向間隙會(huì)造成工作臺(tái)在反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而工作臺(tái)不動(dòng)。這就使得半閉環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差，全閉環(huán)系統(tǒng)位置環(huán)震蕩不穩(wěn)定。

為補(bǔ)償反向間隙可先采用調(diào)整和預(yù)緊的方法來(lái)減少間隙。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用了滾珠絲杠螺母副、貼塑涂塑導(dǎo)軌等傳動(dòng)效率高的結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠螺母副又有雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)，所以機(jī)械結(jié)構(gòu)間隙不大，但由于傳動(dòng)部件彈性變形等引起的誤差，所以靠機(jī)械調(diào)整很難補(bǔ)償。對(duì)剩余誤差，在半閉環(huán)系統(tǒng)中可將其測(cè)出，作為參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，此后每當(dāng)坐標(biāo)軸接受反向指令時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)便調(diào)用間隙補(bǔ)償程序，自動(dòng)將間隙補(bǔ)償值加到由插補(bǔ)程序計(jì)算出的位置增量指令中，以補(bǔ)償間隙引起的失動(dòng)，即控制電機(jī)多走一點(diǎn)距離，這段距離等于間隙值，從而補(bǔ)償間隙誤差。對(duì)于全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)不能采取以上補(bǔ)償方法（通常將反向間隙補(bǔ)償參數(shù)調(diào)為零），只能從機(jī)械上減少甚至消除間隙。有些數(shù)控系統(tǒng)具有全閉環(huán)反轉(zhuǎn)間隙附加脈沖補(bǔ)償功能，以減少這種誤差對(duì)全閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。即當(dāng)工作臺(tái)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)伺服系統(tǒng)施加一定寬度和高度的脈沖電壓（由參數(shù)設(shè)定）以補(bǔ)償間隙誤差。

2.2 螺距誤差補(bǔ)償

螺距誤差是指由螺距積累誤差引起的常值系統(tǒng)性定位誤差。在半閉環(huán)系統(tǒng)中，定位誤差很大程度上受滾珠絲杠精度的影響。盡管滾珠絲杠的精度很高，但總存在著制造誤差。要得到超過(guò)滾珠絲杠精度的運(yùn)動(dòng)精度，必須借助螺距誤差補(bǔ)償功能，利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償與修正。另外，數(shù)控機(jī)床經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，由于磨損，其精度可能下降，利用螺距誤差補(bǔ)償功能進(jìn)行定期測(cè)量與補(bǔ)償，可在保持精度的前提下延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命。螺距誤差補(bǔ)償?shù)幕驹硎菍?shù)控機(jī)床某軸的指令位置與高精度位置測(cè)量系統(tǒng)所測(cè)得的實(shí)際位置相比較，計(jì)算出在數(shù)控加工全過(guò)程上的誤差分布曲線(xiàn)，再將誤差以表格的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)中。這樣數(shù)控系統(tǒng)在控制該軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)自動(dòng)考慮到誤差值并加以補(bǔ)償。采用螺距誤差補(bǔ)償功能應(yīng)注意：

a. 對(duì)重復(fù)定位精度較差的軸，因無(wú)法準(zhǔn)確確定其誤差曲線(xiàn)，故螺距誤差補(bǔ)償功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)，該功能無(wú)法補(bǔ)償定位誤差；

b. 只有建立機(jī)床坐標(biāo)系后，螺距誤差補(bǔ)償才有意義；

c. 由于機(jī)床坐標(biāo)系是通過(guò)返回參考點(diǎn)而建立的，因此在誤差表中參考點(diǎn)的誤差要為      0；

d. 必須采取比滾珠絲杠精度至少高一個(gè)數(shù)量級(jí)的檢測(cè)裝置來(lái)測(cè)量誤差分布曲線(xiàn)，常用于激光干涉儀來(lái)側(cè)量。

運(yùn)動(dòng)誤差是數(shù)控機(jī)床最常見(jiàn)的一種誤差形式，我們不但可以調(diào)整機(jī)床硬件結(jié)構(gòu)消除該誤差，還可以通過(guò)設(shè)置機(jī)床參數(shù)來(lái)補(bǔ)償。只要仔細(xì)分析誤差產(chǎn)生的原因，就能找出相應(yīng)的解決方法，從而提高數(shù)控機(jī)床的使用效率和使用壽命。