【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動(dòng)態(tài)】隨著科學(xué)技術(shù)、機(jī)械制造加工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度提出越來(lái)越高的要求。提高數(shù)控機(jī)床加工精度有兩種基本方法：誤差防止法和誤差補(bǔ)償法。誤差防止法是指通過(guò)提高機(jī)床制造和裝配精度及設(shè)計(jì)精度、機(jī)床零部件的制造精度和安裝精度、優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)、輔助部件等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。此方法的特點(diǎn)是成本增加大，實(shí)施起來(lái)有局限性。誤差補(bǔ)償法是指使用軟件技術(shù)，通過(guò)分析、統(tǒng)計(jì)、歸納及掌握原始誤差的特點(diǎn)和規(guī)律，建立誤差數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行人為誤差補(bǔ)償，從而減少加工誤差。此方法的特點(diǎn)是：經(jīng)濟(jì)有效，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單。
 

　　已故的機(jī)械制造專家、美國(guó)密西根大學(xué)教授吳賢銘曾說(shuō)過(guò)：“誤差補(bǔ)償技術(shù)的巧妙之處在于加工出的零件精度可比加工母機(jī)的精度還高。”由此可見，誤差補(bǔ)償技術(shù)的巨大作用。
 

　　目前，誤差補(bǔ)償技術(shù)以其強(qiáng)大的技術(shù)生命力迅速被各國(guó)學(xué)者、專家所認(rèn)識(shí)，并使之得以迅速發(fā)展和推廣，已成為現(xiàn)代精密工程的重要技術(shù)支柱之一。
 

　　熱誤差補(bǔ)償技術(shù)有哪幾種？
 

　　熱誤差補(bǔ)償技術(shù)主要分為熱誤差斜率補(bǔ)償和熱誤差偏置補(bǔ)償兩種方式：
 

　　熱誤差偏置補(bǔ)償又叫與位置無(wú)關(guān)的熱誤差補(bǔ)償，是在熱變形部件上安裝溫度傳感器，檢測(cè)傳感器的實(shí)時(shí)溫度，通過(guò)查詢補(bǔ)償表中對(duì)應(yīng)溫度的補(bǔ)償值，將目標(biāo)軸的機(jī)床坐標(biāo)系進(jìn)行偏移。用以消除該部件因熱變形導(dǎo)致的軸向熱位移，一般用于非移動(dòng)部件，如主軸、動(dòng)力頭等發(fā)熱量較大且易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形的部件上。
 

　　熱誤差斜率補(bǔ)償又叫與位置相關(guān)的熱誤差補(bǔ)償，在傳動(dòng)部件(絲杠、齒輪齒條)上安裝溫度傳感器，測(cè)量出傳動(dòng)部件極限溫度區(qū)間內(nèi)所有溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)熱變形量，通過(guò)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算合理安排溫度補(bǔ)償間隔，將計(jì)算出的熱誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)填入補(bǔ)償表中。系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)溫度傳感器的實(shí)時(shí)溫度，查詢補(bǔ)償表中對(duì)應(yīng)溫度的補(bǔ)償值，根據(jù)目標(biāo)軸的實(shí)際位置相對(duì)于熱膨脹零點(diǎn)的距離折算出補(bǔ)償量輸出到目標(biāo)軸上。用以消除傳動(dòng)部件當(dāng)前所在位置相對(duì)于熱膨脹零點(diǎn)的熱伸長(zhǎng)量。
 

　　數(shù)控機(jī)床的主要誤差來(lái)源有哪些？
 

　　數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生誤差的來(lái)源主要有：幾何誤差/運(yùn)動(dòng)誤差、熱誤差、控制誤差、力誤差等，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，所有的誤差來(lái)源中熱誤差占比高，達(dá)到近40%。
 

 

　　數(shù)控機(jī)床熱變形產(chǎn)生的機(jī)理
 

　　數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中由于電氣發(fā)熱和運(yùn)轉(zhuǎn)部件的摩擦發(fā)熱引起的局部結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生熱誤差，從而影響機(jī)床的加工精度和使用效率。
 

主軸單元紅外熱輻射圖像
 

進(jìn)給軸絲杠紅外熱輻射圖像
 

數(shù)控機(jī)床熱變形產(chǎn)生的機(jī)理
 

　　數(shù)控機(jī)床熱誤差補(bǔ)償基本原理
 

　　在數(shù)控機(jī)床工作過(guò)程中，把實(shí)時(shí)采集機(jī)床溫度、位置等信號(hào)采集到數(shù)控系統(tǒng)里面，再通過(guò)誤差數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出各運(yùn)動(dòng)軸的誤差補(bǔ)償量，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)誤差補(bǔ)償實(shí)時(shí)修正機(jī)床運(yùn)動(dòng)位置，提高機(jī)床加工穩(wěn)定性及加工精度。
 

機(jī)床在冷態(tài)和熱態(tài)的區(qū)別
 

 

　　華中8型熱誤差補(bǔ)償技術(shù)
 

　　華中8型數(shù)控系統(tǒng)將熱誤差補(bǔ)償技術(shù)集成于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部，通過(guò)編制相應(yīng)的宜人操作界面，將熱誤差補(bǔ)償技術(shù)較好地應(yīng)用于實(shí)際加工過(guò)程之中，減少熱機(jī)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)開機(jī)即可加工，提高機(jī)床利用率。
 

　　華中8型熱誤差補(bǔ)償技術(shù)支持市場(chǎng)上常用的Pt100和KTY84兩種型號(hào)的溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)，測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到±0.5%，溫度測(cè)量范圍達(dá)到-40℃～240℃，系統(tǒng)顯示分辨率為0.1℃，有效的減少了冷熱機(jī)時(shí)間，保證了加工精度的穩(wěn)定性。
 

熱誤差補(bǔ)償技術(shù)基本原理結(jié)構(gòu)圖
 

　　在補(bǔ)償過(guò)程中，PLC運(yùn)算得到補(bǔ)償值輸入數(shù)控系統(tǒng)后，對(duì)預(yù)先輸入系統(tǒng)中的數(shù)控加工程序中外部機(jī)械原點(diǎn)按補(bǔ)償值進(jìn)行偏移，從而使誤差獲得補(bǔ)償。當(dāng)機(jī)床開機(jī)即開啟溫度誤差補(bǔ)償線程，溫度實(shí)時(shí)補(bǔ)償每隔2min便讀取一次溫度(可以通過(guò)讀數(shù)周期參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償周期的調(diào)整)，根據(jù)讀取的溫度值，通過(guò)PLC運(yùn)算算出熱誤差值，使外部機(jī)械原點(diǎn)發(fā)生偏移，從而實(shí)現(xiàn)熱誤差的在線實(shí)時(shí)補(bǔ)償。
 

華中8型系統(tǒng)熱誤差補(bǔ)償界面
 

　　熱機(jī)階段和冷機(jī)階段，絲杠變形曲線不一致，因此對(duì)升溫曲線和降溫曲線采用不同的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，提高機(jī)床整體補(bǔ)償精度。
 

 

　　實(shí)際應(yīng)用情況
 

　　(1)廣東中山市捷程數(shù)控機(jī)床有限公司在運(yùn)用華中8型熱誤差技術(shù)后，實(shí)際加工精度從1.5µm提高到1µm，加工精度提升約30%。
 

捷程A366精密雙頭走心機(jī)
 

　　(2)寶雞CMV850加工中心開啟熱補(bǔ)償技術(shù)后，通過(guò)驗(yàn)證，補(bǔ)償后的誤差控制在6µm以內(nèi)。
 

 

　　(3)山東威達(dá)重工有限公司在運(yùn)用華中8型熱誤差技術(shù)后，測(cè)試各項(xiàng)補(bǔ)償結(jié)果重復(fù)定位精度為X:1.5µm，Y:1.5µm，Z：3µm。
 

 

　　(4)湖北毅興機(jī)床有限公司毅興V8加工中心補(bǔ)償結(jié)果：
 

　　Z軸升溫補(bǔ)償前：升溫補(bǔ)償前大誤差371.4µm(絲杠溫度是1.2-23.4℃)。
 

　　Z軸升溫補(bǔ)償后：補(bǔ)償后大誤差45µm(絲杠溫度是1.6-23.4℃)。