目前,数控机床ISO230-2或国家标准GB10931-89通常用于准GB10931-89。同一机床,由于不同的标准,位置精度也不同,所以在选择数控机床的精度指标时,也要注意其标准。数控机床的位置标准通常是指每个数控轴的反向偏差和定位精度。
两者的测量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,由于各坐标轴进入传动链上的驱动部件(如伺服电机、伺服液压电机、步进电机等)的反向死区,以及各机械运动传动副的反向间隙等误差,导致各坐标轴从正向运动到反向运动形成反向偏差,通常称为反向间隙或失动。对于半闭环伺服系统的数控机床,反向偏差的存在会影响机床的定位精度和重复定位精度,从而影响产品的加工精度。例如,在G01切割运动中,反向偏差会影响插入式补充运动的精度。如果偏差过大,会导致圆不够圆,方不够方;在G00快速定位运动中,反向偏差会影响机床的定位精度,降低钻孔、钻孔等孔加工过程中各孔之间的位置精度。同时,随着设备投入运行时间的增加,反向偏差会随着磨损而逐渐增加,因此需要定期测量和补偿机床的副间隙。
反向偏差的测定。
反向偏差测量方法:在测量坐标轴的行程中,提前向正或反向移动一段距离,以停止位置为基准,然后在同一方向给出一定的移动指令值,使其移动一段距离,然后向相反方向移动相同的距离,测量停止位置与基准位置之间的差异。在行程中间和两端的三个位置进行多次测量(一般为7次),找出每个位置的平均值,为反向偏差测量值。测量时,必须先移动一段距离,否则无法获得正确的反向偏差值。
当测量直线运动轴的反向偏差时,测量工具通常采用千分表或百分表。如果条件允许,可以使用双频激光干涉仪进行测量。当使用千分表或百分表进行测量时,应注意的是,表座和表杆不应伸长过高或过长,因为悬臂长,表座容易受力移动,导致计数不准确,补偿值不真实。如果采用编程方法进行测量,则可以使测量过程更加方便和准确。
例如,在三坐标立式机床上测量X轴的反向偏差,可先将表面压在主轴的圆柱表面,然后运行以下程序进行测量:
N10G91G01X50F1000;工作台右移。
N20X-50;左移工作台,消除传动间隙。
N30G04X5;暂停观察。
N40Z50;Z轴抬高让开。
N50X-50:左移工作台。
N60x50:工作台右移复位。
N70Z-50:Z轴复位。
N80G04X5:暂停观察。
N90M99;
需要注意的是,在工作台的不同运行速度下测量的结果会有所不同。一般来说,低速测量值大于高速测量值,特别是当机床轴负荷和运动阻力较大时。低速运动时,工作台运动速度较低,不易发生过程(相对反向间隙),测量值大;高速时,由于工作台速度高,容易发生超过程,测量值小。
旋转运动轴的反向偏差测量方法与直线轴相同,但用于检测的仪器不同
补偿反向偏差
国内数控机床,定位精度有很多>0.02mm,但没有补偿功能。对于这种机床,在某些情况下,可以使用编程方法来实现单向定位,消除反向间隙,在机械部分不变的情况下,只要低速单向定位到达插入起点,然后开始插入加工。当插入进给反向时,反向间隙值可以提高插入加工的精度,基本上可以保证零件的公差要求。
对于其他类型的数控机床,数控装置的内存通常有多个地址,以存储每个轴的反向间隙值。当机床的轴被指示改变运动方向时,数控装置会自动读取轴的反向间隙值,并补偿坐标位移指令值。校正,使机床准确定位在指令位置,消除或减少反向偏差对机床精度的不利影响。
一般来说,数控系统只能使用一个单一的反向间隙补偿值,以考虑到高。低速运动精度,除了在机械上做得更好外,只能输入快速运动时测量的反向偏差值作为补偿值,难以平衡。考虑到切割过程中的快速定位精度和插入精度。
对于FANUC0i.FANUC18i等数控系统,可选择两种反向间隙补偿,即快速运动(G00)和低速切割进给运动(G01)。根据进给方式的不同,数控系统自动选择使用不同的补偿值,完成高精度加工。
将G01切削进给运动测得的反向间隙值A输入参数NO11851(G01的测试速度可以根据常用的切削进给速度和机床特性来确定),G00测得的反向间隙值B输入参数NO11852。需要注意的是,如果数控系统需要分别执行指定的反向间隙补偿,参数号1800的第四位(RBK)应设置为1。G02.G03.JOG和G01使用相同的补偿值。
二、定位精度
数控机床的定位精度是指数控系统控制下测量的机床运动部件的位置精度,是数控机床不同于普通机床的重要精度,它与机床的几何精度对机床的切割精度有重要影响,特别是孔隙加工中的孔距误差。数控机床可以从其定位精度来判断其加工精度,因此检测和补偿数控机床的定位精度是保证加工质量的必要途径。
确定定位精度
目前,机床检测和处理分析多采用双频激光干涉仪,激光干涉测量原理以激光实时波长为测量基准,提高了测试精度和应用范围。检测方法如下:
安装双频激光干涉仪;
光学测量装置安装在需要测量的机床坐标轴方向上;
调整激光头,使测量轴与机床移动轴线共线或平行,即光路预调准直;
激光预热后输入测量参数;
运动机床按规定的测量程序进行测量;
数据处理和结果输出。
补偿定位精度
如果数控机床的定位误差超过误差允许的范围,则必须对机床进行误差补偿。常用的方法是计算螺距误差补偿表,手动输入机床数控系统,以消除定位误差。由于数控机床的三轴或四轴补偿点可能有数百个,因此手动补偿需要更多的时间,而且很容易出错。
目前,计算机与机床数控控制器通过RS232接口连接,激光干预仪与数控机床同步工作,实现数控机床定位精度的自动检测和自动螺距误差补偿。补偿方法如下:
在CNC控制系统中备份现有补偿参数;
计算机生成的机床CNC程序,逐点定位精度测量,并传输到CNC系统;
自动测量各点的定位误差;
根据指定的补偿点生成一组新的补偿参数,并将其传数控系统,螺距自动补偿完成;重复C.精度验证。
根据数控机床各轴的精度,利用螺距误差自动补偿功能和反向间隙补偿功能,合理选择各轴的补偿点,使数控机床达到最佳精度状态,大大提高了检测机床定位精度的效率。
定位精度是数控机床的一个重要指标。虽然用户在购买时可以尝试选择精度高、误差小的机床,但随着设备投入使用时间越长,设备磨损越严重,导致机床定位误差越大,对加工生产零件产生致命影响。采用上述方法对机床各坐标轴的反向偏差。准确测量和补偿定位精度可以很好地减少或消除反向偏差对机床精度的不利影响,提高机床的定位精度,使机床处于良好的精度状态,从而保证零件的加工质量。


